Эстафетная передача обслуживания между беспроводной локальной сетью и сотовой системой связи
Изобретение относится к системам беспроводной связи. Технический результат заключается в совершенствовании способа эстафетной передачи из беспроводной локальной сети (WLAN) в сеть CDMA. определяют список точек доступа (AP)-кандидатов из множества AP; сортируют список AP-кандидатов, отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP; выбирают AP из списка AP-кандидатов, отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP; определяют, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, отчасти на основе качества линии связи беспроводного терминала; определяют, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения; подсоединяются к выбранной AP, если происходит запуск эстафетной передачи обслуживания, количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньше упомянутого порогового значения, а интенсивность сигнала выбранной AP является большей, чем интенсивность сигнала текущей AP на уровень гистерезиса; и подсоединяются к сети CDMA, если количество попыток эстафетной передачи обслуживания находится на упомянутом пороговом значении или превышает его. 3 н. и 34 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.
ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТ ПО §119 РАЗДЕЛА 35 КОДЕКСА ЗАКОНОВ США
Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки № 60/514087, озаглавленной “PROVIDING CELLULAR SERVICE OVER WIRELESS LANS AND 802.11 TO CDMA 2000 IX HANDOFF” (“ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ УСЛУГИ СОТОВОЙ СВЯЗИ ПО БЕСПРОВОДНЫМ ЛОКАЛЬНЫМ СЕТЯМ И ЭСТАФЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ОБСЛУЖИВАНИЯ С 802.11 В CDMA 2000 IX”), поданной 24 октября 2003 года и переуступленной правопреемнику настоящего изобретения, которая явным образом включена в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Это изобретение, в целом, относится к беспроводной связи. Более точно, изобретение относится к эстафетной передаче обслуживания между относительно фиксированной системой беспроводной связи и сотовой системой связи.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Таблица 1 обобщает акронимы и аббревиатуры.
|
Таблица 1
Акронимы и аббревиатуры |
|
| AP | Точка доступа |
| BS | Базовая станция |
| CDMA | Множественный доступ с кодовым разделением каналов |
| ESN | Электронный серийный номер |
| EVRC | Усовершенствованный кодек с переменной скоростью |
| FA | Внешний агент |
| FFS | Для дополнительного изучения |
| GPS | Глобальная система определения местоположения |
| HLR | Реестр местоположения собственных абонентов |
| HW | Аппаратные средства |
| IETF | Инженерная группа по развитию сети Интернет |
| IMSI | Международный идентификатор абонента мобильной связи |
| IOS | Спецификации функциональной совместимости |
| IP | Межсетевой протокол |
| LAN | Локальная сеть |
| MAC | Протокол управления доступом к среде передачи |
| MAD | Сообщение, адресованное мобильному абоненту |
| MGW | Шлюз мультимедиа |
| MIB | Информационная база управления |
| MIN | Идентификационный номер мобильной станции |
| MIP | Межсетевой протокол для мобильной связи |
| MO | Инициированный мобильным устройством |
| MS | Мобильная станция |
| MSC | Центр коммутации мобильной связи |
| MT | Оканчивающийся на мобильном устройстве |
| NGLAN | Локальная сеть следующего поколения |
| OAM | Эксплуатация, администрирование и управление |
| OAM&P | Эксплуатация, администрирование, управление и инициализация |
| OCS | Сервер сотовой связи Obiwan |
| PPP | Протокол двухточечного соединения |
| QoS | Качество обслуживания |
| RFC | Рабочие предложения |
| RLP | Протокол радиосвязи |
| SGW | Шлюз сигнализации |
| SNMP | Простой протокол сетевого управления |
| SS | Вспомогательная служба |
| SS7 | Система сигнализации №7 |
| SW | Программное обеспечение |
| TBD | Подлежит выполнению |
| TCP | Протокол управления передачей |
| UDP | Протокол дейтаграмм пользователя |
| VoIP | Голос поверх IP |
| VOPS | Оптимизированное для передачи речи энергосбережение |
| WAN | Глобальная сеть |
| WSS | Мягкая коммутация беспроводной связи |
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - общая архитектура системы в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 2 - тракт сигнализации и стек протоколов в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 3 - голосовой тракт и стек протоколов в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций, связанных с эстафетной передачей обслуживания между AP точками в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 5 - процедура выполнения эстафетной передачи обслуживания в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 6 - последовательность событий для процедуры эстафетной передачи обслуживания.
Фиг. 7 - стек протоколов в беспроводном терминале перед эстафетной передачей обслуживания в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 8 - стек протоколов в беспроводном терминале после эстафетной передачи обслуживания в соответствии с вариантом осуществления.
ОПИСАНИЕ
В варианте осуществления предусмотрена эстафетная передача обслуживания между беспроводной LAN и сотовой системой связи.
В варианте осуществления система предназначена для предоставления мигрирующих услуг сотовой связи, включающих в себя передачу голоса по протоколу IEEE 802.11 (стандарта Института инженеров по электротехнике и электронике). Сеть стандарта 802.11 используется до тех пор, пока качество голоса пригодно, чтобы быть приемлемым. Качество голоса измеряется и поддерживается, чтобы быть на приемлемом уровне. В варианте осуществления, если качество голоса понижается ниже приемлемого уровня, конструкция предоставляет возможность прозрачной эстафетной передачи вызова, например, между сетью стандарта 802.11 и сетью 1xRTT CDMA.
Система создает такое пользовательское впечатление, что пользователь обычно не подозревает о лежащем в основе механизме передачи, используемом для поддержки услуг сотовой связи. Одна из дополнительных услуг состоит в том, чтобы гарантировать, что пользовательский интерфейс (UI), который использует пользователь, остается неизменным, когда пользователь перемещается из WAN в LAN.
Ключевые поддерживаемые признаки сотовой связи включают в себя, но не в качестве ограничения:
Голосовые услуги, использующие усовершенствованный кодек с переменной скоростью (EVRC) (МО и МТ).
SMS (службу коротких сообщений) (МО и МТ).
Вспомогательные услуги сотовой связи (аналогичной CDMA).
Эстафетную передачу обслуживания в режиме ожидания между двумя эфирными интерфейсами.
Прозрачную эстафетную передачу обслуживания вызова из сети стандарта 802.11 и 1xRTT CDMA.
Сервер сотовой связи Obiwan (OCS) является специальной разновидностью BSC (контроллера базовых станций), которая поддерживает, например, интерфейсы А1 и А2 стандартных спецификаций функциональной совместимости (IOS) 4.2. OCS-сервер применяется в сети оператора и обеспечивает поддержку для клиента в рамках устройства беспроводной связи, чтобы предоставлять услуги сотовой связи.
Устройство беспроводной связи также называют абонентским пунктом, абонентским узлом, мобильной станцией, мобильным телефоном, удаленной станцией, удаленным терминалом, терминалом доступа, пользовательским терминалом, пользовательским агентом или абонентской аппаратурой. Абонентским пунктом может быть сотовый телефон, беспроводный телефон, телефон протокола инициации сеанса (SIP), станция беспроводного локального контура (WLL), персональный цифровой секретарь (PDA), карманное устройство, обладающее возможностью беспроводного соединения, или другое вычислительное устройство, подключенное к радиомодему.
Архитектура
Общая архитектура системы в соответствии с вариантом осуществления показана на фиг. 1. Фиг. 1 представляет общий вид касательно архитектуры межсетевого взаимодействия CDMA-WLAN, которая делает возможным предоставление услуги доступа WLAN общего пользования для абонентов системы CDMA. Эти разрешающие функциональные возможности включают в себя повторное использование подписки CDMA, выбор системы, единый механизм аутентификации, маршрутизацию вызова и доступ к услугам, а также начисление платы конечному пользователю. Функциональные возможности межсетевого взаимодействия достигаются без установления каких-либо специальных требований для систем доступа WLAN, но полагаясь на существующие функциональные возможности, доступные в типичной сети доступа WLAN, основанной на стандарте IEEE 802.11, и с вводом OCS, который действует в качестве шлюза между стандартной системой WLAN и сетью CDMA.
OCS ответственен за преобразование между протоколами SIP и IOS. Он функционирует в качестве SIP-сервера для устройства беспроводной связи и в качестве BSC CDMA для MSC. SIP-регистратор используется для регистрации пользователей в домене SIP/WLAN. SIP-регистратор обеспечивает преобразование между IMSI/ESN и IP-адресом для каждого пользователя в домене SIP/WLAN.
Шлюз мультимедиа (MGW) и шлюз сигнализации (SGW) управляются OCS и используются для связи с MSC с использованием A1/SS7/T1/E1 для сигнализации и A2/T1/E1 для передачи голоса. Шлюз сигнализации осуществляет преобразование между SIGTRAN (IP) и SS7, а шлюз мультимедиа включает в себя вокодеры, и он осуществляет преобразование между EVRC/RTP и PCM/T1/E1.
Сеть включает в себя (мягко коммутируемый) MSC для предоставления услуг беспроводным терминалам в режиме SIP/WLAN. Этот MSC поддерживает интерфейсы A1 и А2 стандарта IOS по отношению к OCS/MGW. Этот MSC также подключен к сети IS-41 для эстафетной передачи обслуживания в радиосеть CDMA.
Фиг. 2 показывает тракт 200 и стек 201 протоколов сигнализации в соответствии с вариантом осуществления. Фиг. 2 показывает способ, которым OCS 202 (с SGW 204) осуществляет преобразование между протоколами IOS/EP 206 и IOS/SS7 208. OCS 202 поддерживает связь с беспроводным устройством 210 с помощью протокола SIP/UDP/IP, а с MSC (SS) 212 - с использованием протокола IOS/SS7. Беспроводное устройство 210 связывается с AP 212 WLAN с использованием протокола 214 стандарта 802.11. АР 212 WLAN присоединена к IP-сети 216. IP-сеть 216 присоединена к OCS 202 с использованием SIP 218. MSC (SS) 212 присоединен к сети 220 CDMA с использованием CDMA 222. Сеть 222 CDMA присоединена к HLR 224 и SMSC 226.
Тракт сигнализации показывает SIP 230, IOS 232 и CDMA 234.
Показанные стеки протоколов включают в себя беспроводный терминал 236, АР 238 WLAN, OCS 240, SGW 242, MSC 244 и элемент 246 сети CDMA.
Стек 236 протоколов беспроводного терминала включает в себя SIP 248, UDP 250, IP 252 и 802.11 254. Стек 238 протоколов AP WLAN включает в себя 802.11 256 и 802.3 258. Стек 240 протоколов OCS включает в себя SIP 260, UDP 262, IP 264, 802.3 266, IOS 268, SIGTRAN 270, IP 272 и 802.3 274. Стек 242 протоколов SGW включает в себя SIGTRAN 276, IP 278, 802.3 280, SS7 282 и T1/E1 284. Стек 244 протоколов MSC включает в себя IOS 286, SS7 288, T1/E1 290, CDMA 292, SS7 294, T1/E1 296. Стек 246 протоколов сетевого элемента CDMA включает в себя CDMA 297, SS7 298 и T1/E1 299.
Фиг. 3 показывает голосовой тракт 300 и стек 301 протоколов в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 3 показывает способ, которым MGW 304 используется для преобразования между протоколами EVRC и PCM. Беспроводный терминал обменивается голосовыми пакетами с MGW 304 с использованием протокола EVRS/RTP/UDP/EP, тогда как MGW 304 обменивается голосовыми кадрами с MSC 306 (или PSTN 308 (коммутируемой телефонной сетью общего пользования)) с использованием протокола PCM/E1/T1.
Тракт 300 сигнализации показывает беспроводный терминал 310, присоединенный к АР 312 WLAN с использованием 802.11 314. АР 312 WLAN присоединена к IP-сети 316. IP-сеть 316 присоединена к S/MGW 304 с использованием VoIP 318. S/MGW 304 присоединена к MSC (SS) 306 с использованием PCM/T1(A2) 320.
Тракт 300 сигнализации показывает VoIP 322 и PCM/T1 324.
Показанные стеки 310 протоколов включают в себя беспроводный терминал 324, AP 326 WLAN, MGW 328, MSC 330 и PSTN 332.
Стек 324 протоколов беспроводного терминала включает в себя EVRC 334, RTP 336, UDP 338, IP 340 и 802.11 342. Стек 326 протоколов AP WLAN включает в себя 802.11 344 и 802.3 346. Стек 328 протоколов MGW включает в себя EVERC 348, RTP 350, UDP 360, IP 362, 802.3 364, PCM 366 и T1/E1 368. Стек 330 протоколов MSC включает в себя PCM 370 и T1/E1 372. Стек протоколов PSTN включает в себя PCM 374 и T1/E1 376.
Управление подпиской
Главным образом, сотовая подписка будет использоваться для управления услугами. Это предполагает, что сотовые ESN и IMSI будут использоваться наряду с AKEY.
Терминал, способный работать с Obiwan, при работе в среде WLAN будет использовать SIP для сигнализации обработки вызова. Он будет проходить сотовую подписку с использованием инфраструктуры сигнализации SIP.
OCS будет сохранять соответствие между адресом сети Интернет (адресом и портом TCP/IP или адресом и портом UDP/IP) и сотовой подпиской в постоянном накопителе большой емкости.
Управление эстафетной передачей обслуживания
Эстафетная передача обслуживания определена для обоих режимов, активного и ожидания. Сложная задача состоит в том, чтобы спроектировать все из различных способов, которыми применяются AP стандарта 802.11, и обеспечить эксплуатационные параметры, которые используются клиентом в этих сетях 802.11.
Четыре типа эстафетной передачи обслуживания включают в себя:
Эстафетную передачу обслуживания между AP в пределах сети WLAN (режим разговора или ожидания).
Эстафетную передачу обслуживания из WLAN в CDMA (режим разговора или ожидания).
Эстафетную передачу обслуживания из CDMA в WLAN (только режим ожидания).
Эстафетную передачу обслуживания между BS в пределах сети CDMA (режим разговора или ожидания).
Все четыре типа эстафетной передачи обслуживания поддерживаются в режиме ожидания, и все типы эстафетной передачи обслуживания, за исключением эстафетной передачи обслуживания из CDMA в WLAN, поддерживаются в режиме разговора.
Эстафетная передача обслуживания между AP
Эстафетная передача обслуживания между AP происходит, когда беспроводный терминал перемещается из зоны обслуживания одной AP в зону обслуживания другой АР. Тремя стадиями, задействуемыми при эстафетной передаче обслуживания между АР, являются:
Запуск эстафетной передачи обслуживания. Таковой будет происходить, когда качество линии связи между беспроводным терминалом и OCS является неподобающим. Заметим, что запуск не всегда имеет результатом эстафетную передачу обслуживания, исход эстафетной передачи обслуживания зависит от стадии поиска. К тому же, запуск может иметь результатом эстафетную передачу обслуживания в сеть CDMA, вместо эстафетной передачи обслуживания между AP.
Поиск. Беспроводный терминал будет отыскивать новые AP и будет выбирать AP с наибольшей интенсивностью сигнала. Эстафетная передача обслуживания будет инициирована, если эта AP является превосходящей текущую AP более чем на уровень гистерезиса. (Это должно предотвратить эффект “пинг-понга”). Отметим, что часть стадии поиска может происходить перед запуском эстафетной передачи обслуживания в продолжение составления списка AP-кандидатов (при взаимодействии с базой данных в OCS).
Завершение. Беспроводный терминал устанавливает соединение с новой AP. Это включает в себя аутентификацию по стандарту 802.11, ассоциирование по стандарту 802.11 и более высокоуровневые функции.
Блок-схема последовательности операций, связанная с эстафетной передачей обслуживания между AP в соответствии с вариантом осуществления, показана на фиг. 4. На этапе 402 присоединяют новую AP. Список AP-кандидатов получают из OCS и AP. На этапе 404 беспроводный терминал находится в режиме разговора. Выполняют сканирование для обновления списка AP-кандидатов. Выполняют мониторинг качества линий связи 802.11 и CDMA. На этапе 406 с запуском эстафетной передачи обслуживания CDMA выполняют проверку, чтобы определить, находится ли сигнал CDMA выше первого порогового значения и разрешена ли эстафетная передача обслуживания CDMA. Если проверка терпит неудачу, то поток управления переходит к этапу 408. Если проверка имеет успех, то поток управления переходит к этапу 410.
На этапе 408 выполняют проверку, чтобы определить, является ли AP с наилучшим уровнем 1 превосходящей второе пороговое значение, разрешена ли эстафетная передача обслуживания между AP и меньше ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания между AP, чем третье пороговое значение. Если проверка имеет успех, поток управления переходит к этапу 412, в противном случае поток управления переходит к этапу 414.
На этапе 412 делают попытку эстафетной передачи обслуживания на AP с наилучшим уровнем 1. Если эстафетная передача обслуживания имеет успех, то поток управления переходит к этапу 402. Если эстафетная передача обслуживания терпит неудачу, то AP удаляют из списка на этапе 416, а поток управления переходит к этапу 408.
На этапе 414 выполняют проверку, чтобы определить, находится ли сигнал CDMA выше четвертого порогового значения и разрешена ли эстафетная передача обслуживания CDMA. Если проверка имеет успех, то поток управления переходит к этапу 410. Если проверка терпит неудачу, то поток управления переходит к этапу 418.
На этапе 410 делают попытку эстафетной передачи обслуживания в CDMA. Если эстафетная передача обслуживания имеет успех, то беспроводный терминал работает в режиме CDMA на этапе 420. Если эстафетная передача обслуживания терпит неудачу, эстафетную передачу обслуживания CDMA устанавливают в неразрешенную в локальной базе данных на этапе 422, а поток управления переходит к этапу 408.
На этапе 418 выполняют проверку, чтобы определить, является ли точка доступа с наилучшим уровнем 2 превосходящей пятое пороговое значение, разрешена ли эстафетная передача обслуживания между AP и меньше ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания между AP, чем шестое пороговое значение. Если проверка имеет успех, то поток управления переходит к этапу 424, в противном случае поток управления переходит к этапу 426.
На этапе 426 выполняют полное сканирование линий связи CDMA и 802.11. Эстафетную передачу обслуживания CDMA устанавливают в разрешенную, а количество попыток передачи обслуживания между AP устанавливают в нуль. Поток управления переходит к этапу 408.
На этапе 424 делают попытку эстафетной передачи обслуживания на AP с наилучшим уровнем 2. Если эстафетная передача обслуживания имеет успех, то поток управления переходит к этапу 402. Если эстафетная передача обслуживания терпит неудачу, то поток управления переходит к этапу 426. На этапе 426 точку доступа удаляют из списка, а поток управления переходит к этапу 408.
Эстафетная передача обслуживания между AP является управляемой мобильным устройством как в системах 802.11 (что противоположно выполняемой с помощью мобильного устройства эстафетной передаче обслуживания, которая обычно используется при эстафетных передачах обслуживания сотовой связи).
Этапом в эстафетной передаче обслуживания является формирование запуска эстафетной передачи обслуживания, которое, по существу, говорит о том, что качество текущей линии связи является непригодным. Основанная на запуске эстафетной передачи обслуживания, эстафетная передача обслуживания осуществляется в сеть CDMA или на другую AP. Выполнение эстафетной передачи обслуживания само по себе зависит от списка AP-кандидатов, который поддерживается в рабочем состоянии в беспроводном терминале. Конечным этапом в эстафетной передаче обслуживания является выполнение эстафетной передачи обслуживания, которое задействует установление нового голосового тракта и прекращение действия прежнего голосового тракта.
Запуск эстафетной передачи обслуживания
Формирование запуска эстафетной передачи обслуживания управляется различными механизмами в зависимости от того, находится ли беспроводный терминал в режиме ожидания или разговора.
Запуск эстафетной передачи обслуживания в режиме разговора
Могут формироваться два типа запуска эстафетной передачи обслуживания в режиме разговора WLAN, запуск эстафетной передачи обслуживания между AP и запуск эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA.
Запуск эстафетной передачи обслуживания между AP формируется, когда качество линии связи текущей AP ухудшается, и есть основание полагать, что переход на другую AP улучшит качество функционирования. Линия связи содержит линию связи “беспроводный терминал-АР” и линию связи “АР-OCS”. Если линия связи “беспроводный терминал-АР” ухудшается, переход на другую АР может иметь результатом лучшую линии связи. Однако линия связи “AP-OCS”, вероятно, должна совместно использоваться среди всех АР в сети, а ухудшение линии связи “AP-OCS” может быть исправлено только эстафетной передачей обслуживания в сеть CDMA. Запуск эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA формируется, когда ухудшается линия связи “AP-OCS”, тогда как запуск эстафетной передачи обслуживания между AP формируется, когда ухудшается линия связи “АР-беспроводный терминал”.
Запуск эстафетной передачи обслуживания между AP
В частности, запуск эстафетной передачи обслуживания между AP формируется, когда удовлетворено любое из этих условий.
Достигнуто максимальное количество повторов для восходящей передачи.
Скорость передачи данных достигла минимально допустимого значения (1 Мбит/с). Изменения скорости передачи данных происходят согласно следующему механизму. Изменение нисходящей скорости передачи происходит, когда кадр повторно передается три раза, а запрос на передачу/отмену передачи (RTS/CTS) используется для отправки последних двух повторных передач. Клиент, передающий на меньшей скорости передачи, чем скорость передачи по умолчанию, будет увеличивать скорость передачи данных обратно до следующей, более высокой, скорости передачи после короткого временного интервала, если передачи успешны.
Поток обмена по нисходящему направлению (возникающий в текущей AP) является более высоким, чем пороговое значение, и удовлетворено любое из следующих условий.
Буфер вокодера нисходящего направления пуст на более, чем Handoff_Empty_Buffer_Threshold.
Буфер восходящего направления содержит более чем Handoff_Buffer_Threshold пакетов. Заполненный буфер восходящего направления указывает, что пакеты не являются принимаемыми успешно другой стороной.
Цель в этот момент (в случае 3) состоит в том, чтобы провести различие между ухудшением качества потока данных вследствие образования очереди в АР и таковым, обусловленным магистральной сетью Интернет. Если голосовые пакеты принимаются неравномерно (случай а) или отправляются неравномерно (случай с), в то время как трафик занят другими пакетами, вероятно, причиной является интенсивный трафик в текущей AP. Эта ситуация может быть исправлена переходом на другую AP.
Запуск эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA
Запуск эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA формируется в следующих случаях.
Когда удовлетворены 3а или 3b, в то время как нисходящий трафик ниже порогового значения (случай, где неравномерный нисходящий трафик вызван задержкой в магистральной сети Интернет).
Когда RTT (время прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях) между беспроводным терминалом и OCS превышает определенное значение для трех следующих друг за другом измерений. RTT измеряется посредством специальных пакетов, RTTRequest и RTTAck (запроса RTT и подтверждения RTT), обмен которыми периодически осуществляется между беспроводным терминалом и OCS.
Как показано на фиг. 4, эстафетная передача обслуживания из WLAN в CDMA также может иметь место, если эстафетная передача обслуживания между AP терпит неудачу (даже когда не формируется никакого запуска эстафетной передачи обслуживания из WLAN на CDMA).
Запуск эстафетной передачи обслуживания в режиме ожидания
Предварительный запуск эстафетной передачи обслуживания формируется в режиме ожидания, когда удовлетворено любое из следующих трех условий.
Максимальное количество повторений для сохранения активности. Когда передача пакета сохранения активности требует более чем определенное количество повторных передач, или отнимает более чем некоторое количество времени.
Задержка сохранения активности. Когда ответ на пакет сохранения активности не принимается в пределах определенного периода задержки (примерно 300 мс).
Интенсивность сигнала. Интенсивность сигнала принятых маяковых сигналов или ответов сохранения активности падает ниже определенного порогового значения.
Как только формируется предварительный запуск эстафетной передачи обслуживания, беспроводный терминал выходит из режима экономии потребляемой мощности стандарта 802.11 и пытается отправлять пакеты сохранения активности в нормальном рабочем режиме. Если ответы сохранения активности задерживаются или обладают низкой интенсивностью сигнала, беспроводный терминал формирует запуск эстафетной передачи обслуживания.
Поддержание в рабочем состоянии списка AP-кандидатов
Как только формируется запуск эстафетной передачи обслуживания, вызывается функция выполнения эстафетной передачи обслуживания. Эта функция требует, в качестве аргумента, список AP-кандидатов. В современных решениях 802.11 сканирование выполняется после того, как формируется запуск эстафетной передачи обслуживания, а результаты сканирования используются для построения списка AP-кандидатов. Однако для сервера Obiwan в режиме разговора сканирование после запуска эстафетной передачи обслуживания может привести к задержке и ухудшению в качестве голоса. Этот раздел описывает некоторые технологии для оптимизации функции сканирования для беспроводного терминала в режиме разговора посредством сбора информации об AP-кандидатах эстафетной передачи обслуживания до того, как формируется запуск эстафетной передачи обслуживания.
Отметим, что независимо от информации, собранной перед запуском эстафетной передачи обслуживания, беспроводный терминал всегда отправляет пробный пакет в целевую AP перед тем, как он связывается с ней фактически. Цель оптимизации сканирования состоит в том, чтобы поддерживать в рабочем состоянии список кандидатов в беспроводном терминале так, чтобы ответ на пробный пакет в самую первую AP по списку был успешным с высокой вероятностью.
Список AP-кандидатов
Беспроводный терминал в режиме разговора WLAN или ожидания WLAN поддерживает в рабочем состоянии список AP-кандидатов для того, чтобы поддерживать эстафетную передачу обслуживания. В варианте осуществления этот список содержит следующие записи для каждой кандидатуры AP Y.
МАС-адрес AP Y.
SSID (сетевая идентификация) AP Y.
Последняя сообщенная интенсивность сигнала из AP Y.
Связанные с эстафетной передачей обслуживания между AP показатели.
Надежность эстафетной передачи обслуживания между AP (уровень от 1 до 4).
Количество успешных эстафетных передач обслуживания в режиме разговора на AP Y.
Количество неудачных эстафетных передач обслуживания в режиме разговора на AP Y.
Количество успешных (но медленных) эстафетных передач обслуживания в режиме ожидания на AP Y.
Количество успешных (и быстрых) эстафетных передач обслуживания в режиме ожидания на AP Y.
Количество неудачных передач обслуживания в исходном режиме на AP Y.
Предыстория качества вызовов (по шкале от 0 до 7).
IP-домен.
Настройка безопасности (может принимать любое из следующих значений).
Открыт (безопасность отсутствует).
Требуется WEP (протокол шифрования в беспроводной связи) (ключ в OCS).
Требуется WEP (ключ в беспроводном терминале, но не доступен для OCS).
Требуется EAP (ключ в OCS).
Требуется EAP (ключ в беспроводном терминале, а не в OCS).
Надежность и безопасность эстафетной передачи обслуживания
Показатели надежности интерпретируются, как изложено ниже (при условии настроек безопасности).
Уровень 1: ненадежный, услуга Obiwan не доступна, ни разу не делается попытка ассоциирования с AP.
Уровень 2: предельный. Отсутствует эстафетная передача обслуживания между AP в режиме разговора. Эстафетная передача обслуживания между AP в режиме ожидания возможна только в случае, когда нет в распоряжении CDMA.
Уровень 3: умеренно надежный. Эстафетная передача обслуживания между AP в режиме разговора возможна только в случае, когда нет в распоряжении CDMA. Эстафетная передача обслуживания между AP в режиме ожидания не зависит от уровня сигнала CDMA.
Уровень 4: высоко надежный. Эстафетная передача обслуживания между AP в режиме разговора и ожидания возможна, даже если имеется в распоряжении CDMA-сигнал.
Упорядочение списка кандидатов основано на уровне эстафетной передачи обслуживания и сообщенной интенсивности сигнала. Сначала сортируют кандидатов уровня 4 согласно интенсивности сигнала, а затем кандидатов эстафетной передачи обслуживания уровня 3 согласно интенсивности сигнала, и так далее.
Для некоторых применений, база данных OCS может не иметь ключа безопасности, который дает возможность беспроводному терминалу передавать обслуживание AP-кандидату. Если AP требует ключа безопасности, которого нет в распоряжении ни в OCS, ни в беспроводном терминале, беспроводный терминал переводит надежность эстафетной передачи обслуживания AP на уровень 2.
Поддержание в рабочем состоянии базы данных OCS
База данных OCS инициализирует список AP-кандидатов. База данных OCS содержит запись следующего вида для каждой AP. Записи включают в себя список известных соседних узлов.
Адреса AP и некоторые из их свойств, такие как, например, последняя сообщенная интенсивность сигнала, предыстория качества вызова и настройка безопасности.
|
Таблица 2
Запись базы данных OCS |
||||||||||
| AP MAC | ID = 00:02:2D:07:E1:04 | Общее качество услуги=5 (по шкале от 0 до 7) | ||||||||
| Параметры CDMA-соты | Интенсивность сигнала=7 (по шкале от 0 до 7) | Параметры услуги (поставщик услуг, идентификатор базовой станции) |
||||||||
| Эстафетная передача обслуживания CDMA | Надежность=1 | # успешных при разговоре=8 | # неудачных при разговоре=1 | # успешных при ожидании=4 | # неудачных при ожидании=0 | |||||
|
ID MAC
соседней AP |
Канал |
Качество вызова
(по шкале 0-7) |
Эстафетная передача
обслуживания между AP |
SSID |
IP
WEP-ключ Другой механизм безопасности |
|||||
| Надежность | #Разговор | #Ожидание | ||||||||
| S | F | S | Q | F | ||||||
| Собственный ID | 1 | X | 1 | 7 | 3 | 6 | 6 | 3 | QC | 10.30.6/открыт |
| 00:02:2D:9 3:B4:3F | 8 | 5 | 1 | 5 | 1 | 2 | 5 | 1 | QC | 10.30.6/открыт |
| 00:02:2D:1 C:C0:27 | 8 | 7 | 2 | 2 | 2 | 4 | 1 | 2 | QC | 10.30.6/WEP |
Записи в столбце эстафетной передачи обслуживания между AP описаны ниже.
Надежность эстафетной передачи обслуживания между AP (уровень от 1 до 4).
Количество успешных эстафетных передач обслуживания в режиме разговора на AP Y.
Количество неудачных эстафетных передач обслуживания в режиме разговора на AP Y.
Количество успешных (но медленных) эстафетных передач обслуживания в режиме ожидания на AP Y.
Количество успешных (и быстрых) эстафетных передач обслуживания в режиме ожидания на AP Y.
Количество неудачных эстафетных передач обслуживания в исходном режиме на AP Y.
Надежность эстафетной передачи обслуживания между AP в базе данных OCS может быть отличной от надежности в списках кандидатов беспроводных терминалов (вследствие настроек безопасности).
Запись для строки, соответствующей собственному ID, составлена, как изложено ниже. Количество эстафетных передач обслуживания разных типов является просто суммой нижних строк, тогда как уровень является минимальным из уровней всех AP в записи.
Записи списка соседних AP для AP Х обновляются на основании измерений, сделанных, когда беспроводный терминал находится в режиме разговора WLAN или режиме ожидания WLAN, и ассоциативно связан с точкой доступа Х. База данных OCS обновляется каждый раз, когда беспроводный терминал сообщает на OCS одно из следующих событий. Заметим, что в случае сброшенных соединений это сообщение может появляться спустя минуты или даже часы после того, как происходило событие.
Следующие события базы данных OCS имеют место, чтобы поддерживать эстафетную передачу обслуживания. Эти события происходят в дополнение к событиям, определенным в других местах этого документа.
Создание записи. Каждый раз, когда беспроводный терминал ассоциируется с точкой доступа, он обменивается информацией с OCS.
Если нет записи, соответствующей AP Х, база данных OCS создает новую запись. Запись инициализируется таким образом, что:
Надежность эстафетной передачи обслуживания CDMA=3.
Надежность эстафетной передачи обслуживания между AP=3.
Общее качество услуги=4.
Если в базе данных OCS есть запись, OCS отправляет запись в беспроводный терминал, где она используется для формирования списка AP-кандидатов.
Добавление новой соседней AP к записи. Каждый раз, когда беспроводный терминал обнаруживает (во время сканирования) AP, которой нет в списке, поставляемом OCS, он запрашивает OCS, чтобы добавить новую строку к записи для AP Х. Строки качества вызова и IP-домена записи заполняются посредством отыскивания записи для AP Y в базе данных OCS, а если AP Y отсутствует в базе данных OCS, таковые устанавливаются в значения по умолчанию Call_Quality_Init и 0.0.0, соответственно. Записи канала и SSH заполняются с использованием ответа на пробный пакет, отправленного с AP Y. Настройки безопасности новой AP устанавливаются согласно ее SSID.
Записи надежности эстафетной передачи обслуживания инициализируются в зависимости от SSID новой AP.
Если новая AP имеет такой же SSID как AP Х, ее надежность эстафетной передачи обслуживания устанавливается в 4.
Если эта новая AP имеет другой SSID, ее надежность эстафетной передачи обслуживания устанавливается в 3.
Успешная эстафетная передача обслуживания на AP Y в режиме разговора: Пересматривают записи предыстории эстафетной передачи обслуживания для строки, соответствующей AP Y. Увеличивают надежность эстафетной передачи обслуживания на 1.
Успешная эстафетная передача обслуживания на AP Y в режиме ожидания: Пересматривают записи предыстории эстафетной передачи обслуживания для строки, соответствующей AP Y. Могут быть два типа успешных передач обслуживания в режиме ожидания, быстрая и медленная.
Быстрая. Если количество быстрых передач обслуживания в режиме ожидания переходит через количество, делящееся без остатка на два, увеличивают надежность эстафетной передачи обслуживания на единицу.
Медленная. Если количество медленных передач обслуживания в режиме ожидания переходит через количество, делящееся без остатка на пять, увеличивают надежность эстафетной передачи обслуживания на единицу, но не увеличивают выше 3.
Неудачная эстафетная передача обслуживания на AP Y в режиме разговора. Пересматривают записи предыстории эстафетной передачи обслуживания для строки, соответствующей AP Y. Если количество неудачных передач обслуживания в режиме разговора переходит через количество, делящееся без остатка на два, уменьшают надежность эстафетной передачи обслуживания на единицу.
Неудачная эстафетная передача обслуживания на AP Y в режиме ожидания. Пересматривают записи предыстории эстафетной передачи обслуживания для строки, соответствующей AP Y. Если количество неудачных передач обслуживания в режиме ожидания переходит через количество, делящееся без остатка на четыре, уменьшают надежность эстафетной передачи обслуживания на единицу.
Успешная эстафетная передача обслуживания в сеть CDMA. Пересматривают предысторию эстафетной передачи обслуживания в CDMA, и увеличивают надежность эстафетной передачи обслуживания в CDMA на единицу.
Неудачная эстафетная передача обслуживания в сеть CDMA. Пересматривают предысторию эстафетной передачи обслуживания в CDMA, и уменьшают надежность эстафетной передачи обслуживания в CDMA на единицу.
Основы сканирования по 802.11
Стандарт 802.11 определяет механизм сканирования для выполнения поиска AP-кандидатов для эстафетной передачи обслуживания. Для каждого канала, который должен быть просканирован, беспроводный терминал выполняет следующие операции
Переводит приемопередатчик на желаемую частоту (допускается задержка в 1 мс)
Устанавливает интервал отсрочки передачи в длительность ProbeDelay (задержки пробного пакета, типично, 100 мкс), а вектор NAV в нуль. Начинает нормальную работу DCF (функции распределенной координации).
Если канал не свободен в течение ProbeDelay, устанавливает NAV согласно текущей передаче.
Передает пробный пакет (длительность пакета около 250 мкс).
Ожидает ответа на пробный пакет (наблюдаемая задержка около 1 мс).
Пробные пакеты могут быть двух типов: широковещательного или одноадресного. Широковещательный пробный пакет имеет адрес назначения ff:ff:ff:ff:ff:ff, и на него может ответить любая AP. Одноадресный пробный пакет имеет отдельный адрес назначения, и только AP с адресом назначения пробного пакета отвечает на одноадресный пробный пакет.
Непрерывно обновляемый список AP-кандидатов
Для того, чтобы обеспечить быструю эстафетную передачу обслуживания, непрерывное активное сканирование поддерживается при нахождении в режиме разговора в соответствии с вариантом осуществления. Когда используются непрерывные обновления, каждые ScanInterval секунд (скажем, 1 секунду), беспроводный терминал в режиме разговора сканирует один канал. Если возможно, операция сканирования начинается немедленно после того, как пакет был принят по нисходящему направлению (чтобы предотвратить потерю нисходящего пакета, в то время как беспроводный терминал сканирует другой канал). Результаты сканирования используются для построения списка кандидатов эстафетной передачи обслуживании, который будет использоваться, если линия связи до текущей AP ухудшится.
В варианте осуществления сканирование канала и обновление списка кандидатов эстафетной передачи обслуживания следует этим правилам.
Список кандидатов эстафетной передачи обслуживания сортируется на основании записей для каждого кандидата. Таким образом, список кандидатов эстафетной передачи обслуживания, например, может быть отсортирован отчасти на основании предыстории качества вызова.
Каждый второй (2-ой) пробный пакет отправляется по каналу AP на первое место в списке кандидатов эстафетной передачи обслуживания.
Другие пробные пакеты циклически проходят через все каналы, содержащиеся в списке кандидатов эстафетной передачи обслуживания.
После каждых Scan_Other_Channels секунд беспроводный терминал сканирует (с учетом правила 2) каналы, не содержащиеся в списке кандидатов эстафетной передачи обслуживания.
Каждый ответ на пробный пакет используется для обновления списка кандидатов эстафетной передачи обслуживания (в частности, поля последней наблюдаемой интенсивности сигнала).
Если во время сканирования обнаружена новая AP, база данных OCS извещается об этом.
По экспериментальным результатам было определено, что сканирование (действие пробного пакета и ответа) канала требует около 2 мс. С допущением, что время, требуемое для переключения каналов, составляет 1 мс, беспроводный терминал в режиме разговора может просканировать канал и вернуться к исходному каналу примерно за 4 мс. Это время не включает в себя время, затраченное аппаратными средствами МАС на переключение в режим сканирования. Одна из сильных сторон для набора микросхем 802.11 состоит в том, что он предусматривает быстрое сканирование.
Процедура сканирования в режиме ожидания является другой. Каждые Idle_Mode_Scaninterval секунд беспроводный терминал проводит полное сканирование канала. Это сканирование используется для обновления базы данных OCS, но список AP-кандидатов не должен использоваться в режиме ожидания. Взамен, перед эстафетной передачей обслуживания проводится полное сканирование канала.
Выполнение эстафетной передачи обслуживания
Выполнение эстафетной передачи обслуживания в режиме разговора. Список AP-кандидатов сортируется на основании записей для каждого кандидата. Если интенсивность сигнала AP на первом месте списка достаточна, делается попытка эстафетной передачи обслуживания на AP на первом месте этого списка. Если эстафетная передача обслуживания завершается неудачно, беспроводный терминал пытается установить связь со следующей точкой доступа по списку кандидатов и продолжает эту последовательность операций до тех пор, пока не истекает таймер, или не было сделано максимальное количество попыток эстафетной передачи обслуживания. См. фиг. 4 ради подробностей.
Выполнение эстафетной передачи обслуживания в режиме ожидания. Беспроводный терминал выходит из режима экономии потребляемой мощности по 802.11 и сканирует все каналы, действительные для рабочего управляющего домена, чтобы построить список AP-кандидатов, и сортирует список согласно правилам, заданным в 0. Если эстафетная передача обслуживания терпит неудачу, беспроводный терминал пытается установить связь со следующей AP по списку кандидатов и продолжает эту последовательность операций до тех пор, пока не истечет таймер, или не будет сделано максимальное количество попыток эстафетной передачи обслуживания. Беспроводный терминал отправляет пакет сохранения активности по завершении каждой эстафетной передачи обслуживания. Это сохранение активности включает в себя время, затраченное на завершение эстафетной передачи обслуживания, и используется OCS для обновления его базы данных. После того, как эстафетная передача обслуживания завершается (успешный обмен сообщениями с OCS), беспроводный терминал переключается обратно в режим экономии потребляемой мощности по 802.11. Точный механизм для эстафетной передачи обслуживания зависит от уровня безопасности, реализованного при вводе в действие WLAN.
Эстафетная передача обслуживания без безопасности
Сначала рассмотрим простейший случай, где не используется никаких настроек безопасности или только настройки безопасности WEP. Для этих простых случаев последовательность операций эстафетной передачи обслуживания содержит следующие этапы.
Отправка запроса аутентификации, получение ответа аутентификации. Это стадия, где используется WEP-ключ, если он назначен. Беспроводный терминал получает WEP-ключ из базы данных OCS или локальной базы данных в беспроводном терминале.
Отправка запроса ассоциирования, получение ответа на запрос ассоциирования.
Использование протокола между AP, чтобы проинформировать прежнюю точку доступа, что следует удалить беспроводный терминал из ее списка.
Использование SNAP, чтобы проинформировать коммутатор в подсети AP, что следует отправлять пакеты для беспроводного терминала на новую AP.
Эстафетная передача обслуживания с безопасностью
Безопасность реализована с использованием стандарта 802.1х, который специфицирует работу EAP (расширенного протокола аутентификации) по сетям стандарта 802.
Эстафетная передача обслуживания с 802.11 на 1х в голосовом режиме.
Эстафетная передача обслуживания в активном состоянии является признаком эстафетной передачи обслуживания из режима работы по 802.11 к собственному режиму 1xRTT.
Осуществление выбора среди передач обслуживания между AP и CDMA.
Когда текущая AP обладает низкой интенсивностью сигнала, нам потребуется решить, осуществлять эстафетную передачу обслуживания в сеть CDMA или WLAN. Например, в домашней WLAN (только с одной AP) попытка осуществить эстафетную передачу обслуживания на альтернативную AP приведет к дополнительной задержке, а в соответствии с вариантом осуществления, коль скоро линия связи WLAN ухудшается, делается попытка эстафетной передачи обслуживания в сеть CDMA. С другой стороны, при промышленном применении, вероятно, должно быть много AP, и эстафетная передача обслуживания на альтернативную AP должна предприниматься до попытки эстафетной передачи обслуживания в сеть CDMA.
Если сканирование, выполненное во время вызова (или до того, как начинался вызов), указывает, что других доступных точек доступа нет в распоряжении, выбор между WLAN и CDMA является очевидным, и эстафетная передача обслуживания должна быть осуществлена в CDMA. Однако когда присутствуют другие AP, нам необходимо решать, осуществлять эстафетную передачу обслуживания в WLAN или CDMA. Это решение важно потому, что
Эстафетная передача обслуживания в WLAN максимизирует коэффициент использования свободного спектра.
Эстафетная передача обслуживания в WLAN может вызвать чрезмерную задержку, если требуется получить новый IP-адрес, или если к чрезмерной задержке приводит использование WLAN.
База данных OCS помогает беспроводному терминалу решить, в WLAN или CDMA должна осуществляться эстафетная передача обслуживания. Детализация этой последовательности операций принятия решения дана на блок-схеме последовательности операций по фиг. 4. Делается попытка эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA в режиме разговора, если есть запуск эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA или если отсутствует AP уровня 4 надежности с интенсивностью сигнала, превышающей пороговое значение.
Основы эстафетной передачи обслуживания с WLAN на CDMA
Перед передачей обслуживания пользовательский терминал применяет стек протоколов SIP поверх IP, поверх 802.11 в плоскости сигнализации, а также стек VoIP в плоскости трафика. После того, как процедура эстафетной передачи обслуживания завершена, пользовательский терминал использует собственный стек протоколов сигнализации 1xRTT IS-2000 в плоскости сигнализации, а также собственную обработку голоса 1xRTT IS-2000 в плоскости трафика.
Целевая BTS (базовая приемопередающая станция) CDMA, целевой BSC CDMA и целевой MSC IS-41 являются стандартными компонентами. Взаимодействие OCS с MSC IS-41 на протяжении процедуры эстафетной передачи обслуживания подчиняется спецификациям IS-41 и IOS. Расширение допускается и требуется только в OCS и в пользовательском терминале.
Во время голосового вызова в режиме работы по 802.11 беспроводный терминал должен выполнять мониторинг в отношении обеих сетей (802.11, CDMA). Если мощность приема по 802.11 падает ниже определенного порогового значения, беспроводный терминал должен предоставить отчет на OCS о мощности приема из обеих сетей. Затем, OCS может вызывать процедуру внутрисистемной эстафетной передачи обслуживания в CDMA. Поэтому, эта процедура эстафетной передачи обслуживания является осуществляемой с помощью мобильного устройства. В качестве части этой процедуры, OCS должен пересылать команду эстафетной передачи обслуживания, которая принимается из MSC IS-41, на пользовательский терминал. Затем, пользовательский терминал должен завершить свою работу в режиме работы по 802.11, перестроиться на режим 1xRTT, принудительно запустить свой стек протоколов CDMA в активный режим и выполнять последовательность эстафетной передачи обслуживания стандарта CDMA вместе с целевой базовой станцией.
Запуск эстафетной передачи обслуживания
Эстафетная передача обслуживания из WLAN в CDMA может происходить в двух случаях: когда имеет место запуск для эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA или когда эстафетная передача обслуживания между AP терпит неудачу, имея результатом - запрос на эстафетную передачу обслуживания в сеть CDMA (см. подробности на фиг. 4).
Запуск для эстафетной передачи обслуживания из WLAN в CDMA формируется в том случае, когда удовлетворено любое из следующих условий.
Никакие пакеты не принимаются по нисходящей линии связи за время Handoff_Timeout_Threshold.
Доля потерянных пакетов по нисходящему направлению превышает Handoff_PacketLoss_Threshold.
Отдельная (радиочастотная, RF) РЧ-цепь и программно-аппаратные средства будут использоваться пользовательским терминалом для каждого режима работы (802.11, CDMA). Во время вызова по 802.11 пользовательский терминал должен периодически выполнять мониторинг в отношении обеих сетей, 802.11 и CDMA, с использованием отдельных аппаратных средств. Беспроводный терминал должен пытаться захватить канал пилот-сигнала системы CDMA. Вслед за первым захватом канала пилот-сигнала, беспроводный терминал также должен захватить ассоциированные каналы поискового вызова и синхронизации, чтобы получить информацию хронирования, пару SID и NTD, сообщение списка соседних узлов и BASE_ID для системы CDMA. Впоследствии, беспроводный терминал должен пребывать в сокращенной разновидности стандарта CDMA. Состояние ожидания с индексом интервального цикла сбрасывает и выполняет эстафетные передачи обслуживания в режиме ожидания в соседние соты, когда необходимо. Беспроводный терминал должен поддерживать в рабочем состоянии список четырех наиболее мощных принятых каналов пилот-сигнала и их ассоциированные сдвиг PN (псевдошумового кода), мощность приема и BASE_ID.
OCS может находиться в удаленном месте, нежели целевая сота CDMA для эстафетной передачи обслуживания. Как результат, и в отличие от исконно присущего CDMA, сервер OCS не способен определять уникальную идентификацию целевой соты CDMA исключительно на основании PN сдвига. Поэтому беспроводный терминал должен захватывать канал поискового вызова целевой соты и получать BASE_ID из сообщения системных параметров. Чтобы повторно использовать структуру стандарта CDMA и его реализацию, беспроводный терминал должен оставаться в разновидности режима ожидания, упомянутой выше. Это может вызывать небольшой перерасход потребления от аккумулятора, но значительно упрощает реализацию.
Пользовательский терминал также должен выполнять мониторинг в отношении мощности приема и скорости передачи данных в режиме по 802.11. Если мощность приема по сети 802.11 падает ниже предопределенного порогового значения, пользовательский терминал должен отправлять подобное PSMM (сообщению с результатом измерения мощности пилот-сигнала) сообщение сигнализации в OCS, чтобы предоставить отчет о мощности приема от обеих сетей. Подобное PSMM сообщение сигнализации должно содержать SID и NID системы CDMA, BASE_ID для сообщенных в отчете сот и мощность приема от них. На основании этого отчета об измерениях, OCS может активировать процедуру межсистемной эстафетной передачи обслуживания в сеть CDMA.
Выполнение эстафетной передачи обслуживания
Если OCS решает вызвать процедуру межсистемной эстафетной передачи обслуживания в сеть CDMA, системой выполняется процедура, изображенная на фиг. 5.
На этапе 501 беспроводный терминал обнаружил, что мощность приема системы по 802.11 упала ниже предопределенного порогового значения. Как результат, беспроводный терминал отправляет сообщение сигнализации отчета об измерении мощности на OCS, направляемое по сети стандарта 802.11. Это сообщение содержит измерение мощности приема от обеих сетей, стандарта 802.11 и CDMA.
На этапе 502 на основании отчета беспроводного терминала о том, что он перешел заданное сетью пороговое значение для интенсивности сигнала, OCS предлагает жесткую передачу обслуживания в сеть CDMA. OCS отправляет IOS-сообщение запроса эстафетной передачи обслуживания в целевой MSC IS-41, чтобы найти целевой объект с имеющимися в распоряжении ресурсами.
На этапе 503 целевой MSC IS-41 отправляет сообщение запроса эстафетной передачи обслуживания в целевую BSS IOS, запрашивая BSS подготовить ресурсы для предстоящей эстафетной передачи обслуживания.
На этапе 504 целевая BSS определяет, что соответствующие ресурсы имеются в распоряжении, и начинает передачу NULL-данных прямого трафика.
На этапе 505 целевая BSS отправляет в MSC сообщение подтверждения запроса на эстафетную передачу обслуживания.
На этапе 506 MSC приготавливается к переключению с OCS на целевую BSS и отправляет команду эстафетной передачи обслуживания на OCS, чтобы передать информацию из целевой BSS.
На этапе 507 OCS отправляет универсальное сообщение направления эстафетной передачи обслуживания на беспроводный терминал и может запросить подтверждение. Эти сообщения проводятся по сети стандарта 802.11.
На этапе 508 беспроводный терминал возвращает подтверждение в OCS, чтобы подтвердить прием универсального сообщения направления эстафетной передачи обслуживания.
На этапе 509 OCS отправляет в MSC сообщение о начатой эстафетной передаче обслуживания, чтобы известить его о том, что MS было указано перейти на целевую BSS.
На этапе 510 беспроводный терминал настраивается на режим CDMA и принудительно запускает свой соответствующий стек протоколов в состояние активного вызова. Затем, беспроводный терминал настраивается на выделенный ему канал трафика и начинает передачу NULL-данных обратного трафика. Инициализация стека протоколов в беспроводном терминале дополнительно описана ниже.
На этапе 511 беспроводный терминал отправляет в целевую BSS сообщение завершения эстафетной передачи обслуживания.
На этапе 512 целевая BSS отправляет квитанцию подтверждения BSS на беспроводный терминал по эфирному интерфейсу.
На этапе 513 целевая BSS отправляет в MSC сообщение о завершении эстафетной передачи обслуживания, чтобы известить его о том, что беспроводный терминал успешно завершил жесткую эстафетную передачу обслуживания.
На этапе 514 MSC отправляет команду разъединения на OCS.
На этапе 515 OCS отправляет в MSC сообщение о завершении разъединения, чтобы известить его о том, что разъединение было выполнено.
Вся последовательность событий для процедуры эстафетной передачи обслуживания изображена на фиг. 6.
Инициализация протокола CDMA в пользовательском терминале
Для того чтобы выполнить эстафетную передачу обслуживания, беспроводному терминалу требуется заменить свой действующий стек протоколов с 802.11 перед эстафетной передачей обслуживания на CDMA после эстафетной передачи обслуживания. Более того, стек протоколов CDMA необходимо принудительно запускать непосредственно в его состояние активного вызова. При исконно присущей работе CDMA, стек протоколов CDMA выполняет переходы из состояния в состояние, из состояния NULL в состояние ожидания, а затем в состояние активного вызова. Эти переходы из состояния в состояние сопровождаются существенным взаимодействием с сетью, подобно обмену сообщениями сигнализации, а так же эквивалентными переходами из состояния в состояние в одноранговых объектах в сети. Наоборот, при сценарии эстафетной передачи обслуживания из 802.11 в CDMA, стек протоколов CDMA инициализируется локально в пользовательском терминале непосредственно состоянием активного вызова. Это может быть сделано, например, введением агента эстафетной передачи обслуживания в программное обеспечение беспроводного терминала, который будет играть роль набора примитивов для стека протоколов CDMA, чтобы локально управлять требуемыми переходами из состояния в состояние. После того, как стек протоколов CDMA входит в состояние активного вызова, агент эстафетной передачи обслуживания может доставлять сообщение сигнализации команды эстафетной передачи обслуживания, принятое из OCS, в стек протоколов CDMA. Стек протоколов CDMA затем может выполнять стандартную CDMA-последовательность эстафетной передачи обслуживания с целевой BSS.
Вся вышеописанная обработка должна быть скрыта от пользователя (в пределах здравого смысла) и должна удовлетворять строгим временным ограничениям.
Подход проектирования для программного обеспечения беспроводного терминала должен использовать существующие функциональные возможности признаков AMSS и API (интерфейс прикладного программирования), где только это возможно, и вводить изменения кода, где необходимо.
Фиг. 7 изображает стек протоколов в беспроводном терминале перед эстафетной передачей обслуживания.
Фиг. 8 изображает стек протоколов в беспроводном терминале после эстафетной передачи обслуживания.
Эстафетная передача обслуживания из 1x в 802.11 только в режиме ожидания
В варианте осуществления эстафетная передача обслуживания из 1х в 802.11 поддерживается только в режиме ожидания. В режиме ожидания 1х беспроводный терминал периодически осуществляет сканирование мощности по всем каналам 802.11. Если мощность от AP высока, беспроводный терминал пытается аутентифицироваться с такой AP. Он может использовать информационный канал 1х для осуществления связи с OCS для получения соответствующих ключей, чтобы получать доступ к сети стандарта 802.11. Как только беспроводный терминал ассоциирован с AP, он будет регистрироваться в сети (MSC).
Эстафетная передача обслуживания между BS в режиме CDMA
Эстафетная передача обслуживания между BS в режиме CDMA является совершенно независимой от работы LAN.
Это изобретение обеспечивает голосовое и информационное сотовое обслуживание по сетям WLAN.
Изобретение также предусматривает сотовое обслуживание, объединенное с основами NGLAN по оплате и распределению абонентских услуг. Это ослабляет сложные проблемы покрытия и развертывания посредством обеспечения надлежащей интеграции базовой сети. К тому же, система является обратно совместимой с 802.11.
Единый номер/две сети. Сотовый номер действует в любой из сетей, 1х или NGLAN. Базовая сеть распознает, следует ли доставлять услугу в 1х или NGLAN. Эстафетная передача обслуживания в режиме ожидания переходит между сетями, а базовая сеть доводит ее до мобильного устройства, эстафетные передачи 1х манипулируют активной поддержкой NGLAN.
Интеграция обслуживания
Услуга сотовой связи доставляется с использованием системы 1х. Услуга NGLAN доставляется с использованием NGLAN. Обе могут отслеживаться одновременно. Исходящая услуга может быть сконфигурирована так, чтобы использовать предпочтительный доступ. Для аутентификации используются AKEY, ESN и IMSI. RADIUS (служба аутентификации удаленных пользователей по коммутируемым каналам связи) используется для аутентификации данных. Записи оплаты абонентских услуг совместимы с сотовыми системами. Эта система сохраняет впечатление и ощущение интеграции с SMSS, поддержки вспомогательного обслуживания, прозрачной возможности использования услуги и одновременного мониторинга сетей 1х и NGLAN.
Система предоставляет возможность одновременно осуществлять мониторинг в отношении сети 1х и NGLAN. Поддержка запуска эстафетной передачи обслуживания и выбора целевого объекта помогает определять, необходима ли эстафетная передача обслуживания. В предпочтительном варианте осуществления это происходит примерно в течение 80 секунд. Дополнительно, система определяет целевой объект в пределах около 20 миллисекунд. Согласованы ждущие режимы между сетями 802.11 и 1х, и интегрирована поддержка расширения базового BSC.
Эстафетная передача обслуживания из NGLAN в 1x
NGLAN является инициируемой терминалом. Потоки сообщений подобны таковым в CDMA 2000. Сообщения между IP-BSC и клиентами проводятся через протоколы сети Интернет.
1. Способ эстафетной передачи обслуживания из беспроводной локальной сети (WLAN) в сеть CDMA для беспроводного терминала, содержащий этапы, на которых
определяют список точек доступа (AP)-кандидатов из множества AP;
сортируют список AP-кандидатов отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP;
выбирают AP из списка AP-кандидатов отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP;
определяют, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, отчасти на основе качества линии связи беспроводного терминала;
определяют, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения;
подсоединяются к выбранной AP, если происходит запуск эстафетной передачи обслуживания, количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньше упомянутого порогового значения, а интенсивность сигнала выбранной AP является большей, чем интенсивность сигнала текущей AP на уровень гистерезиса; и подсоединяются к сети CDMA, если количество попыток эстафетной передачи обслуживания находится на упомянутом пороговом значении или превышает его.
2. Способ по п.1, в котором при определении списка AP-кандидатов список AP-кандидатов определяют перед определением того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания.
3. Способ по п.1, в котором при сортировке списка AP-кандидатов выполняют сортировку списка AP-кандидатов на два или более уровней эстафетной передачи обслуживания, причем каждый уровень эстафетной передачи обслуживания задает уровень надежности эстафетной передачи обслуживания для соответствующей AP-кандидата.
4. Способ по п.3, в котором при сортировке списка AP-кандидатов на два или более уровней эстафетной передачи обслуживания назначают соответствующую AP-кандидат уровню эстафетной передачи обслуживания на основе по меньшей мере одного из надежности эстафетной передачи обслуживания между AP, надежности эстафетной передачи обслуживания сотовой сети, качества обслуживания или идентификатора набора услуг (SSID).
5. Способ по п.3, в котором при сортировке списка AP-кандидатов динамически переназначают соответствующую AP-кандидат другому уровню в списке AP-кандидатов на основе изменения в эксплуатационных параметрах эстафетной передачи обслуживания.
6. Способ по п.5, в котором при динамическом переназначении соответствующей AP-кандидата выполняют динамическое переназначение на основе изменения в по меньшей мере одном из статистики эксплуатационных параметров эстафетной передачи обслуживания между AP в режиме разговора, статистики эксплуатационных параметров быстрой эстафетной передачи обслуживания между AP в режиме ожидания, статистики эксплуатационных параметров медленной эстафетной передачи обслуживания между AP в режиме ожидания и статистики эксплуатационных параметров эстафетной передачи обслуживания сотовой сети.
7. Способ по п.3, в котором при сортировке списка AP-кандидатов сортируют каждый из упомянутых двух или более уровней эстафетной передачи обслуживания на основе интенсивности сигнала соответствующих AP-кандидатов на уровне.
8. Способ по п.3, в котором при выборе AP из списка AP-кандидатов выбирают соответствующую AP-кандидата с соответствующего уровня эстафетной передачи обслуживания, имеющего наивысший показатель надежности эстафетной передачи обслуживания.
9. Способ по п.8, в котором при выборе соответствующей AP-кандидата выбирают соответствующую AP-кандидат, имеющую наивысшую интенсивность сигнала, с уровня эстафетной передачи обслуживания, имеющего наивысший показатель надежности эстафетной передачи обслуживания.
10. Способ по п.1, в котором при определении того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяют, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания во время режима разговора.
11. Способ по п.10, в котором при определении того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяют по меньшей мере одно из того, что удовлетворяется пороговое значение количества повторов для восходящей передачи, удовлетворяется пороговое значение минимально допустимой скорости передачи данных, удовлетворяется пороговое значение трафика данных по нисходящему направлению, и либо буфер вокодера нисходящего направления является пустым в течение по меньшей мере порогового периода, либо буфер вокодера восходящего направления хранит, по меньшей мере, пороговое значение эстафетной передачи обслуживания.
12. Способ по п.1, в котором при определении того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяют, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания во время режима ожидания.
13. Способ по п.12, в котором при определении того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяют по меньшей мере одно из того, что удовлетворяется пороговое значение количества повторений для сохранения активности, ответ на запрос сохранения активности не принят в течение допустимого периода и интенсивность принятых сигналов удовлетворяет минимальному пороговому значению.
14. Способ по п.3, в котором при определении того, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения, определяют, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения, ассоциированного с уровнем эстафетной передачи обслуживания, с которого выбрана AP-кандидат.
15. Способ по п.14, дополнительно содержащий этап, на котором выбирают AP-кандидат со второго уровня эстафетной передачи обслуживания, имеющего следующую по величине надежность эстафетной передачи обслуживания, и пытаются подсоединиться к выбранной AP со второго уровня эстафетной передачи обслуживания, если количество попыток эстафетной передачи обслуживания удовлетворяет пороговому значению и имеет место запуск эстафетной передачи обслуживания, количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньше порогового значения, ассоциированного со вторым уровнем эстафетной передачи обслуживания, и интенсивность сигнала выбранной AP со второго уровня больше интенсивности сигнала текущей АР на уровень гистерезиса.
16. Беспроводный терминал, содержащий
средство для определения списка точек доступа (AP)-кандидатов из множества AP;
средство для сортировки списка AP-кандидатов отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP;
средство для выбора AP из списка AP-кандидатов отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP;
средство для определения того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, отчасти на основе качества линии связи беспроводного терминала;
средство для определения того, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения;
средство для подсоединения к выбранной AP, если происходит запуск эстафетной передачи обслуживания, количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньше упомянутого порогового значения, а интенсивность сигнала выбранной AP является большей, чем интенсивность сигнала текущей AP на уровень гистерезиса; и
средство для подсоединения к сети CDMA, если количество попыток эстафетной передачи обслуживания находится на упомянутом пороговом значении или превышает его.
17. Беспроводный терминал по п.16, в котором средство для определения списка AP-кандидатов определяет список AP-кандидатов перед определением того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания.
18. Беспроводный терминал по п.16, в котором средство для сортировки списка AP-кандидатов выполняет сортировку списка AP-кандидатов на два или более уровней эстафетной передачи обслуживания, причем каждый уровень эстафетной передачи обслуживания задает уровень надежности эстафетной передачи обслуживания для соответствующей AP-кандидата.
19. Беспроводный терминал по п.18, в котором средство для сортировки списка AP-кандидатов дополнительно содержит средство для динамического переназначения соответствующей AP-кандидата другому уровню в списке AP-кандидатов на основе изменения в эксплуатационных параметрах эстафетной передачи обслуживания.
20. Беспроводный терминал по п.18, в котором средство для сортировки списка AP-кандидатов сортирует каждый из упомянутых двух или более уровней эстафетной передачи обслуживания на основе интенсивности сигнала соответствующих AP-кандидатов на уровне.
21. Беспроводный терминал по п.18, в котором средство для выбора AP из списка AP-кандидатов выбирает соответствующую AP-кандидата с соответствующего уровня эстафетной передачи обслуживания, имеющего наивысший показатель надежности эстафетной передачи обслуживания.
22. Беспроводный терминал по п.16, в котором средство для определения того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяет, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания либо во время режима разговора, либо во время режима ожидания.
23. Беспроводный терминал по п.22, в котором при определении того, что запуск эстафетной передачи обслуживания имел место во время режима разговора, средство для определения того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяет по меньшей мере одно из того, что удовлетворяется пороговое значение количества повторов для восходящей передачи, удовлетворяется пороговое значение минимально допустимой скорости передачи данных, удовлетворяется пороговое значение трафика данных по нисходящему направлению, и либо буфер вокодера нисходящего направления является пустым в течение по меньшей мере порогового периода, либо буфер вокодера восходящего направления хранит, по меньшей мере, пороговое значение эстафетной передачи обслуживания.
24. Беспроводный терминал по п.22, в котором при определении того, что запуск эстафетной передачи обслуживания имел место во время режима ожидания, средство для определения того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяет по меньшей мере одно из того, что удовлетворяется пороговое значение количества повторений для сохранения активности, ответ на запрос сохранения активности не принят в течение допустимого периода, и интенсивность принятых сигналов удовлетворяет минимальному пороговому значению.
25. Беспроводный терминал по п.18, в котором средство для определения того, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения, определяет, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения, ассоциированного с уровнем эстафетной передачи обслуживания, с которого выбрана AP-кандидат.
26. Беспроводный терминал по п.25, дополнительно содержащий средство для выбора AP-кандидата со второго уровня эстафетной передачи обслуживания, имеющего следующую по величине надежность эстафетной передачи обслуживания, и осуществления попытки подсоединиться к выбранной AP со второго уровня эстафетной передачи обслуживания, если количество попыток эстафетной передачи обслуживания удовлетворяет пороговому значению и имеет место запуск эстафетной передачи обслуживания, количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньше порогового значения, ассоциированного со вторым уровнем эстафетной передачи обслуживания, и интенсивность сигнала выбранной AP со второго уровня больше интенсивности сигнала текущей AP на уровень гистерезиса.
27. Машиночитаемый носитель, воплощающий программу, состоящую из инструкций, исполняемых компьютерной программой для выполнения способа эстафетной передачи обслуживания из беспроводной локальной сети (LAN) в сеть CDMA для беспроводного терминала, содержащего этапы, на которых
определяют список точек доступа (AP)-кандидатов из множества AP;
сортируют список AP-кандидатов отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP;
выбирают AP из списка AP-кандидатов отчасти на основе интенсивности сигнала упомянутого множества AP;
определяют, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, отчасти на основе качества линии связи беспроводного терминала;
определяют, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения;
подсоединяются к выбранной AP, если происходит запуск эстафетной передачи обслуживания, количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньше упомянутого порогового значения, а интенсивность сигнала выбранной AP является большей, чем интенсивность сигнала текущей AP на уровень гистерезиса; и
подсоединяются к сети CDMA, если количество попыток эстафетной передачи обслуживания находится на упомянутом пороговом значении или превышает его.
28. Машиночитаемый носитель по п.27, в котором при определении списка AP-кандидатов список AP-кандидатов определяют перед определением того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания.
29. Машиночитаемый носитель по п.27, в котором при сортировке списка AP-кандидатов выполняют сортировку списка AP-кандидатов на два или более уровней эстафетной передачи обслуживания, причем каждый уровень эстафетной передачи обслуживания задает уровень надежности эстафетной передачи обслуживания для соответствующей AP-кандидата.
30. Машиночитаемый носитель по п.29, в котором при сортировке списка AP-кандидатов динамически переназначают соответствующую AP-кандидат другому уровню в списке AP-кандидатов на основе изменения в эксплуатационных параметрах эстафетной передачи обслуживания.
31. Машиночитаемый носитель по п.29, в котором при сортировке списка AP-кандидатов сортируют каждый из упомянутых двух или более уровней эстафетной передачи обслуживания на основе интенсивности сигнала соответствующих AP-кандидатов на уровне.
32. Машиночитаемый носитель по п.29, в котором при выборе AP из списка AP-кандидатов выбирают соответствующую AP-кандидата с соответствующего уровня эстафетной передачи обслуживания, имеющего наивысший показатель надежности эстафетной передачи обслуживания.
33. Машиночитаемый носитель по п.27, в котором при определении того, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания, определяют, имел ли место запуск эстафетной передачи обслуживания либо во время режима разговора, либо во время режима ожидания.
34. Машиночитаемый носитель по п.33, в котором при определении того, что запуск эстафетной передачи обслуживания имел место во время режима разговора, определяют по меньшей мере одно из того, что удовлетворяется пороговое значение количества повторов для восходящей передачи, удовлетворяется пороговое значение минимально допустимой скорости передачи данных, удовлетворяется пороговое значение трафика данных по нисходящему направлению, и либо буфер вокодера нисходящего направления является пустым в течение по меньшей мере порогового периода, либо буфер вокодера восходящего направления хранит, по меньшей мере, пороговое значение эстафетной передачи обслуживания.
35. Машиночитаемый носитель по п.33, в котором при определении того, что запуск эстафетной передачи обслуживания имел место во время режима ожидания, определяют по меньшей мере одно из того, что удовлетворяется пороговое значение количества повторений для сохранения активности, ответ на запрос сохранения активности не принят в течение допустимого периода и интенсивность принятых сигналов удовлетворяет минимальному пороговому значению.
36. Машиночитаемый носитель по п.29, в котором при определении того, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения, определяют, является ли количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньшим порогового значения, ассоциированного с уровнем эстафетной передачи обслуживания, с которого выбрана AP-кандидат.
37. Машиночитаемый носитель по п.36, в котором способ дополнительно содержит этап, на котором выбирают AP-кандидат со второго уровня эстафетной передачи обслуживания, имеющего следующую по величине надежность эстафетной передачи обслуживания, и пытаются подсоединиться к выбранной AP со второго уровня эстафетной передачи обслуживания, если количество попыток эстафетной передачи обслуживания удовлетворяет пороговому значению и имеет место запуск эстафетной передачи обслуживания, количество попыток эстафетной передачи обслуживания меньше порогового значения, ассоциированного со вторым уровнем эстафетной передачи обслуживания, и интенсивность сигнала выбранной AP со второго уровня больше интенсивности сигнала текущей AP на уровень гистерезиса.
