專利名稱：無線通信系統(tǒng)和裝置以及其中使用的方法和協(xié)議的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由無線無線電通信系統(tǒng)(wireless radio communication system)利用無線局域網(wǎng)絡(WLAN)技術。本發(fā)明適用于，但不限 于，在地面集群無線電(TETRA)通信系統(tǒng)中促進和支持WLAN特征。
背景技術：
近年來，無線通信的發(fā)展是引人注目的。許多無線通信已被標準 化，以促進不同制造商之間的通信的互操作性，以及確保所有的通信 單元在特定的通信區(qū)域中提供相同的性能水平。經(jīng)歷該迅速發(fā)展和標 準化的一種技術是無線局域網(wǎng)絡(WLAN) 。 WLAN的目標在于，以 高于100 Mbps的比特速率提供無線連接性。WLAN還提供了增強安全 性、增強移動性管理、同蜂窩網(wǎng)絡交互工作(inter-working)等機會。 因此，可以預見到，WLAN技術在未來的許多年中，將在無線數(shù)據(jù)市 場中扮演關鍵的角色。而且，WLAN目前被增強，用于提供有保證的服務質(zhì)量(QoS)， 如可參見IEEE standard 802.11e/D6.0 Part 11: "Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Medium Access Control (MAC) Quality of Service (QoS) Enhancements" 2003年11月。這是語音和視頻服務的WLAN解決方案在數(shù)據(jù)市場中快速凸顯的另一原因。無線通信系統(tǒng)，例如蜂窩電話或者專有移動無線電通信系統(tǒng)，典 型地提供無線電電信鏈路，該無線電電信鏈路將配置在包括多個基站 收發(fā)信機(BTS)的系統(tǒng)基礎設施和常常被稱為"移動站(MS)"的
多個訂戶單元或終端之間。基于分區(qū)/小區(qū)的無線通信系統(tǒng)的一個示例是TETRA (地面集群無線電)系統(tǒng)，其是根據(jù)European Telecommunications Standards Institute (歐洲電信標準協(xié)會)(ETSI) 定義的TETRA標準和協(xié)議操作的系統(tǒng)。由于TETRA提供調(diào)度和控制 服務，因此TETRA設備的主要焦點是由緊急服務使用。TETRA系統(tǒng) 中的系統(tǒng)基礎設施通常被稱為"交換和管理基礎設施(SwMI)，其基 本上包含除了 MS以外的所有通信元素。通信網(wǎng)絡可以在基礎設施和MS之間(或者經(jīng)由基礎設施在MS 之間)，以可以進行這種通信的任何已知的形式，提供信息的無線電 通信。特別地，信息可以表示話音、聲音、數(shù)據(jù)、圖片或者視頻信息。 數(shù)據(jù)信息通常是數(shù)字信息，其表示寫入的字、數(shù)字等，即在個人計算 機中處理的用戶信息的類型。此外，還傳遞信令消息。這些是與通信 系統(tǒng)自身相關的消息，例如，用于控制遵從諸如TETRA的選定工業(yè)協(xié) 議而傳遞用戶信息的方式。不同的信道可用于不同形式信息的通信。對于將經(jīng)由數(shù)據(jù)通信信道傳輸跨越通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，需要通信終 端尋址協(xié)議。通信單元通常被分配地址，該地址由通信網(wǎng)橋、網(wǎng)關和/ 或路由器讀取，以便于確定如何將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鶎ぶ返哪康牡赝ㄐ艈?元。需要有效地和有效率地提供該數(shù)據(jù)傳輸，以便于使有限的通信資 源的使用最優(yōu)化。目前，用于在通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的最普遍的協(xié)議 是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)?；ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)議將數(shù)據(jù)報頭添加到由傳輸層傳遞的信息。得到的數(shù)據(jù) 分組被稱為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)報。該數(shù)據(jù)報的報頭包含諸如目的地和源IP地 址、IP協(xié)議的版本號等信息。每個數(shù)據(jù)交換典型地包括在上行鏈路信 道上發(fā)送一個或多個數(shù)據(jù)分組以及在下行鏈路信道上發(fā)送一個或多個 數(shù)據(jù)分組。TETRA網(wǎng)絡中的分組數(shù)據(jù)信道(PDCH)可以同時服務于 若干MS。在這一點上，在統(tǒng)計學的多路復用的基礎上，PDCH資源在 信道上在MS之間共享。這使得能夠以最優(yōu)化的方式使用空中接口資源。用于接入PDCH的TETRA已知信令進程需要MS首先經(jīng)由主控 制信道(MCCH)請求接入PDCH，控制信令消息主要在該在該主控制 信道上(MCCH)上發(fā)送。在SwMI批準接入并且向MS發(fā)送適當?shù)男?令消息之后，通過接收信令信息使MS移動到PDCH，在該PDCH交換 數(shù)據(jù)分組。在TETRA分組數(shù)據(jù)通信中，物理數(shù)據(jù)信道承載系統(tǒng)控制信令和數(shù) 據(jù)有效負載(用戶通信信息)?？梢韵蜻@兩種類型的業(yè)務給出不同的 優(yōu)先級，通?？刂菩帕畋环峙漭^高的優(yōu)先級。目前TETRA分組數(shù)據(jù)通 信以最大28.8 kbits/sec操作，其顯著地小于某些其他的無線通信技術， 諸如WLAN。因此，本發(fā)明人認識到，需要一種改進的機制以及相關聯(lián)的裝置、 方法和通信協(xié)議，用于提高提供給具有TETRA功能的通信單元的數(shù)據(jù) 速率，其中可以減輕上文提及的缺點/限制。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種無線通信系統(tǒng)。該無線通信 系統(tǒng)包括無線局域網(wǎng)絡(WLAN)，該無線局域網(wǎng)絡在操作中耦合到專 用移動無線電系統(tǒng)，并且被配置為，無線通信單元能夠通過無線局域 網(wǎng)絡同專用移動無線電系統(tǒng)迸行專用移動通信。根據(jù)本發(fā)明的第二、第三和第四方面，分別提供了一種無線局域 網(wǎng)絡(WLAN)接入網(wǎng)關(WAG)、交互工作功能(IWF)和無線終 端，其適于促進專用移動無線電系統(tǒng)上的通信，諸如前文提及的無線 通信系統(tǒng)中的TETRA系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)絡(WLAN)。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種通過雙模式終端在無線局域 網(wǎng)絡(WLAN)和專用移動無線電系統(tǒng)之間進行通信的方法，其中該雙 模式終端能夠在WLAN和專用移動無線電系統(tǒng)上操作。該方法包括步 驟，自雙模式終端接收消息，該雙模式終端使用標識符(SSID)請求 同WLAN關聯(lián)；創(chuàng)建隧道，用于經(jīng)由WLAN路由針對或來自終端的專 用移動無線電通信，并且指配地址，以路由針對或來自終端的通信。 該方法進一步包括以下步驟處理所傳送的分組，包括提取所指配的 地址；以及，響應于所提取的指配地址，路由針對或來自終端的分組。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種用于促進前文提及的無線局域網(wǎng)絡(WLAN)和專用移動無線電系統(tǒng)之間通信的協(xié)議。在所附權利要求中限定了本發(fā)明的另外的特征。


現(xiàn)將通過參考附圖描述僅作為示例的本發(fā)明的實施例，其中圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的，適于同TETRA交換和管 理基礎設施(SwMI)互操作的WLAN的示意性框圖；圖2說明了同TETRA交換和管理基礎設施(SwMI)互操作的 WLAN的另一示意性框圖，其包含多種邏輯接口；圖3說明了通過IP網(wǎng)絡進行隧道傳送的ToW終端之間的業(yè)務流 的機制；圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的ToW終端的協(xié)議架構； 圖5說明了在WLAN上的TETRA架構中使用的優(yōu)選分組結構； 圖6說明了由IWF發(fā)射的包含D-SETUP消息的控制平面分組的優(yōu)選分組結構；并且圖7和圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的WLAN系統(tǒng)上的TETRA的示例性信令流。
具體實施方式
總而言之，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提出將WLAN技術與專用移動無
線電系統(tǒng)集成，該專用移動無線電系統(tǒng)諸如如European Telecommunication Standards Institute (歐洲電信禾示準協(xié)會)(ETSI) 定義的地面集群無線電系統(tǒng)。在圖1中的示意性框圖中說明了上述兩 種技術的所提出的系統(tǒng)配置，即，同TETRA交換和管理基礎設施 (SwMI)互操作的WLAN。本發(fā)明的優(yōu)選實施例提出了一種雙模式無線通信單元。該雙模式 操作利用第一專用(或公共)移動無線電技術，諸如TETRA,以及第 二 WLAN技術。該無線通信終端，其在下文中被稱為WLAN上的 TETRA (TETRA over WLAN) (ToW)終端116 ，通過WLAN無線電 接口 115,同TETRA交換和管理基礎設施(SwMI) 160相接。這與傳 統(tǒng)的TETRA終端132相反，該傳統(tǒng)的TETRA終端132經(jīng)由傳統(tǒng)的 TETRA增強基站收發(fā)信機(EBTS) 134，通過傳統(tǒng)的TETRA無線電 接口和通信鏈路135，同TETRA SwMI 160相接。因此，描述了一種支 持雙模式TETRA和WLAN的終端。在本發(fā)明的環(huán)境下，WLAN上的TETRA (Tetra-over-WLAN) (ToW)終端116是被配置為能夠同TETRA SwMI 160相接并且借助 于此處指明的協(xié)議和功能使用TETRA服務的任何WLAN終端。ToW 終端116優(yōu)選地通過使用特定的服務集合標識符(SSID)同WLAN相聯(lián)。在題為"Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification" IEEE standard 802.11， edition 1999中描述 了 SSID的一個優(yōu)選示例。借助于該特定的SSID，WLAN能夠區(qū)分ToW 終端和非ToW終端，并且因此應用不同的路由和/或接入控制策略。WLAN優(yōu)選地實現(xiàn)了 ToW終端116的特定路由實施策略(routing enforcement policy) 。 SP， WLAN在Ft隧道上將來自所有ToW終端 116的上行鏈路分組隧道傳送到交互工作功能(IWF) 150。因此，F(xiàn)t接口優(yōu)選地在WAG 142和IWF 150之間操作，并且用于實現(xiàn)隧道傳送 方案，該隧道傳送方案通過WAG 142和IWF 150之間的IP網(wǎng)絡140 來隧道傳送IP分組。盡管優(yōu)選實施例利用現(xiàn)有技術中己知的"Ft隧道"，但是可以設 想，可以使用任何可行的隧道傳送方案，例如，IP封裝、GRE等。在 IWF 150在租用線路上同WAG 142互連的情況中，可以消除隧道傳送。 因此，源自任何ToW終端116的分組經(jīng)由Ft隧道被路由至IWF 150。圖3示出了來自ToW終端的業(yè)務如何被隧道傳送到IWF 150以及 來自所有其他終端的業(yè)務如何被路由至互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)選機制。每個ToW終端優(yōu)選地實現(xiàn)下文指明的協(xié)議架構和進程，以便于支 持WLAN上的TETRA服務。物理上，可以設想，ToW 116可以是具 有WLAN接口的任何類別的無線通信設備，即個人計算機(PC)、膝 上型計算機、PDA、雙模式WALN/TETRA終端等。從SwMI方面來看，ToW終端116可被視為任何TETRA終端。 即，ToW終端116優(yōu)選地被指配TETRA單獨的短訂戶身份(ISSI)， 并且因此能夠發(fā)起和參與群呼叫，能夠接收/發(fā)送短數(shù)據(jù)服務(SDS) 消息，并且通常能夠利用TETRA SwMI 160提供的所有授權服務。因 此ToW終端116能夠根據(jù)SwMI 160中的它們的預訂簡檔，同其他的 ToW終端、傳統(tǒng)的TETRA終端、調(diào)度器、PSTN用戶、以及其他的 TETRA實體通信。ToW終端116優(yōu)選地使用所有已知的TETRA服務，包括群呼叫、 短數(shù)據(jù)服務(SDS)消息傳遞、分組服務等。從SwMI方面來看，ToW 終端116與任何其他的傳統(tǒng)的TETRA終端132沒有不同。有利地，WLAN無線電接口 115的特性實現(xiàn)了擴展的容量和新的
特征，諸如高速數(shù)據(jù)服務、同時語音和數(shù)據(jù)、改善的語音質(zhì)量、減少 的呼叫建立和語音傳輸延遲、許多群呼叫的同時接收、接收語音和/或數(shù)據(jù)時的主控制信道(MCCH)業(yè)務的監(jiān)視、等等。因此，TETRA終 端(例如，ToW終端116)受益于WLAN技術的已知優(yōu)點。ToW終端116在WLAN站點上操作，其可被視為地理區(qū)域，其中 提供了 WLAN覆蓋并且由單一 WLAN接入網(wǎng)關142控制。WLAN站 點典型地包括一個或多個AP。ToW終端116具有對WLAN接入點114 的無線接口。 WLAN接入點114例如，使用IEEE 802.11 WLAN技術， 通過任何類別的WLAN接口同WLAN終端相接，該IEEE 802.11 WLAN 技術如IEEE在題為"Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification" IEEE standard 802.11 ， edition 1999 的文獻中公布的。WLAN接入點具有經(jīng)由一個或多個WLAN接入網(wǎng)關 142的對互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡140的接口 115。 IP網(wǎng)絡140在操作中 經(jīng)由所提出系統(tǒng)的關鍵部件，即交互工作功能(IWF) 150，耦合到 TETRA SwMI 160。IWF 150被配置為通過與TETRA傳統(tǒng)基站134相似的方式，連接 155至U SwMI。 IWF 150還與一個或多個WLAN接入網(wǎng)關(WAG) 142 相接。實際上，WAG142是路由器，或者路由器和以太網(wǎng)交換機的組 合，用于控制單一 WLAN站點。WAG典型地通過以太網(wǎng)100BaseT媒 介同一個或多個AP 114相接。優(yōu)選地，對每個WLAN站點指配一個 WAG。 WAG 142優(yōu)選地在其WLAN站點中存在ToW終端時創(chuàng)建同 IWF 150的Ft隧道?？梢栽O想，可以使用任何已知的隧道建立協(xié)議， 例如，PPTP、 L2TP、 IPsec。隨后WAG 142應用適當?shù)穆酚蓪嵤┎呗裕?圖3中說明了其一個優(yōu)選示例。此外，WAG 142優(yōu)選地在其WLAN站 點中不存在ToW終端時釋放Ft隧道，以便于釋放容量?？梢栽O想，還 可能存在靜態(tài)Ft隧道，其不是動態(tài)創(chuàng)建/釋放的。值得注意的是，WAG和AP是現(xiàn)成的設備(off-the-shelf device)，
并且除了適于支持TETRA SSID的信號處理功能以外，它們的配置對 于已知的WAG和AP是典型的，并且根據(jù)SSID的確定結果路由該 TETRA通信。IWF 150使用已知的IP多點傳送技術，用于向WLAN上的TETRA (ToW)終端116傳輸控制分組數(shù)據(jù)單元(PDU)和語音分組。因此，在該方式下，移動的或固定的ToW終端116能夠借助于 WLAN網(wǎng)絡接口 115和對應的軟件驅(qū)動器和應用程序，接入TETRA SwMI 160提供的典型服務，如本領域的技術人員所認識到的。ToW終 端116重新使用大部分的TETRA空中接口協(xié)議，如European Telecommunication Standards Institute (歐洲電信標準協(xié)會)(ETSI) 的文獻一EN 300 392-2 v2.3.10 "Terrestrial T讓ked Radio (TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 2: Air Interface (AI)" ， ETSI， June 2003中 說明的。值得注意的是，ToW終端116在WLAN無線電接口之上重新 使用大部分TETRA空中接口協(xié)議。TETRA SwMI 160優(yōu)選地建立在IP 多點傳送和語音IP (VoIP)技術之上，由此同IWF 150的相接是相對 直接的，如本領域的技術人員所認識到的。交互工作功能(IWF) 150是關鍵功能元件，其通過任何適當?shù)慕?口 (諸如專用接口)同TETRA SwMI 160相接，并且還通過Ft接口同 一個或多個WAG 142相接。值得注意的是，IWF 150的一個功能是向 SwMI 160隱瞞WLAN的特性，并且因此使得它們更易于同SwMI 160 集成?，F(xiàn)在參考圖2，說明了同TETRA交換和管理基礎設施(SwMI) 互操作的WLAN的另一示意性框圖，其包含圖1的系統(tǒng)的邏輯接口。 如可以看到的，許多系統(tǒng)/基礎設施元件與參考圖1描述的相似的元件 相似。這樣，這里將不再對他們進行進一步的描述。
再一次地，WLAN優(yōu)選地通過在優(yōu)選地Ft隧道上，將來自所有 ToW終端的上行鏈路分組隧道傳送到交互工作功能(IWF) 150，實現(xiàn) 了特定的路由實施策略。因此，F(xiàn)t接口優(yōu)選地在WAG142、 225和IWF 150之間操作。專用接口 115被說明為位于TETRA SwMI 160和IWF 150之間?？梢栽O想，IWF 150還可以使用Ut接口 210上的至ToW終 端112、 116的邏輯鏈路。在這一點上，Ut接口 210支持管理ToW 112、 116和IWF 150之間通信的協(xié)議和進程。如后面所討論的，新的協(xié)議在 該邏輯接口 210上操作。而且，邏輯接口 Wt應用于WAG 142、 225和ToW終端之間的通 信鏈路。Wt接口支持管理ToW終端(固定的或移動的)和AP之間通 信的協(xié)議和進程。該接口優(yōu)選地遵從IEEE 802.11基本規(guī)范?，F(xiàn)在參考圖3，說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的，通過IP網(wǎng)絡 在ToW終端之間隧道傳送的業(yè)務流的優(yōu)選機制。如圖3中說明的，ToW 終端116希望同TETRA SwMI 160通信，并且將SSID=TETRA的關聯(lián) 請求發(fā)射到接入點114，該接入點114將該請求中繼到關聯(lián)的WAG 142。如上文提及的，ToW終端的SSID優(yōu)選地是公知的預先定義的 SSID，例如"TETRA" 、 "Dimetra" 、 "TETRAoverWLAN"等。相 似地，由非ToW所使用的SSID可以是類似于"Public"、 "Motorola "、 "Wireless-HotSpot" 、 "ANY" 、 "Operator-A"等的SSID。在這一 點上，ToWSSID同非ToWSSID之間的僅有區(qū)別在于，WLAN被配置 為對其進行不同的處理。除此之外，它們均是優(yōu)選地遵從802.11規(guī)范 的字母數(shù)字串。WLAN服務提供商優(yōu)選地自由選擇其優(yōu)選的ToWSSID 并且將該SSID通知其消費者。這樣消費者將該ToW配置到終端中。典型地，AP將來自/向具有不同SSID的終端的業(yè)務映射到以太網(wǎng) 接口上的不同的WLAN。 WAG 142將來自ToW終端的所有該業(yè)務從WLAN (即，同ToW SSID相關聯(lián)的WLAN)隧道傳送到IWF 150，并且經(jīng)由Ft隧道在IP 網(wǎng)絡140上發(fā)送它們。隨后，IWF 150優(yōu)選地在專用接口 155上將其轉(zhuǎn) 發(fā)到TETRA SwMI 160，如所示出的?，F(xiàn)在參考圖4，說明了同WLAN系統(tǒng)上的TETRA通信相關聯(lián)的 通信層的概況。優(yōu)選的通信架構與ETSI EN 300 392-2 TETRA規(guī)范相 似。即，控制平面410信息包括SNDCP415、移動性管理(MM) 420 和呼叫管理控制實體(CMCE) 425。還支持移動鏈路實體(MLE) 430 和邏輯鏈路控制(LLC)層435。在用戶平面440中，實時協(xié)議(RTP)或者壓縮RTP協(xié)議450用 于根據(jù)ETS 300 395，在ToW和IWF之間傳輸TETRA自適應碼激活 的線性預測(ACELP)編碼的語音塊445。通常，每30msec生成一個 語音塊。在控制平面上，重新使用除了 TETRA MAC和物理層協(xié)議(其 不適用于WLAN無線電接入)以外的所有TETRA空中接口協(xié)議。LLC 層支持基本鏈路服務和高級鏈路服務，如ETSI， EN 300 392-2 V2.3.10 "Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 2: Air Interface (AI)" ， ETSI， June 2003中描述的。LLC層運行在ToW 中和IWF中(或者部分運行在SwMI中)。值得注意的是，在WLAN上的TETRA系統(tǒng)中指明了新的通信層， 即，適配層460。適配層460提供了所需用于在WLAN上操作TETRA 空中接口協(xié)議的必要的適配功能。適配層460在ToW和IWF中實現(xiàn)， 并且提供服務，該服務包括由TETRA MAC層提供的服務的子集。特 別地，其支持遵從TETRA的加密和使用TETRA SSI的尋址。該適配層通過控制平面服務接入點(CP-SAP) 465以及一個或多 個用戶平面服務接入點(UP-SAP) 470同UDP層相接。CP-SAP 465 總是存在，并且用于承載不與正在進行的呼叫相關聯(lián)的控制平面業(yè)務，即通常在TETRA MCCH或SCCH上發(fā)射的控制業(yè)務。公知的(預先定義的)多點傳送IP地址和端口號碼分別被稱為 MCCH-multicast和MCCH-port，用于傳輸該類別的業(yè)務。相反地，用戶平面業(yè)務在UP-SAP 470上承載。在新的呼叫開始時， 創(chuàng)建新的UP-SAP 470實例，以支持該特別的呼叫。UP-SAP 470實例 使用動態(tài)指配的多點傳送IP地址和端口號碼。如下文討論的，該多點 傳送IP地址和端口號碼是由IWF指配的，并且在信號通知新呼叫開始 的分組中被傳遞到ToW。UP-SAP470是動態(tài)創(chuàng)建的，以支持用戶數(shù)據(jù)、 業(yè)務和呼叫關聯(lián)控制業(yè)務。值得注意的是，UP-SAP 470還支持與正在 進行的呼叫(例如，D-TX-CEASEDPDU)相關聯(lián)的控制平面業(yè)務410。 適配層用于區(qū)分相同UP-SAP上的用戶平面業(yè)務和呼叫關聯(lián)控制業(yè)務。ToW中的適配層460分析每個接收的分組并且(基于指出的SSI) 標識應對其進行進一步的處理還是應將其丟棄。如果需要對其進一步 處理，則適配層指示是否應應用解密(即，接收消息是否是經(jīng)過加密 的)，以及如果其在UP-SAP上被接收的，則它將其轉(zhuǎn)發(fā)到LLC實體 或者RTP實體。圖4說明了 ToW終端的協(xié)議架構的另外的方面。WLAN物理層 490和WLAN MAC層485用于建立同AP的寬帶無線連接性。這些層 優(yōu)選地遵從IEEE 802.11規(guī)范，如題為"Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification"的文獻中描述 的，并且在IEEE standard 802.11， edition 1999中公布。然而，可以設 想，可以使用任何WLAN。這些層還遵從IEEEStd. 802.1 le/D6.0 Part 11， "Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Medium
Access Control (MAC) Quality of Service (QoS) Enhancements ，， November 2003中指明的服務質(zhì)量(QoS)增強方案。可以設想，這些層還可以支持IEEE， "Port-Based Network Access Control", IEEE standard 802.lx， edition 2001和IEEE Std. 802.1 li/D7.0， "Part 11: Wireless Medium Access Control (MAQ and physical layer (PHY) specifications: Medium Access Control (MAC) Security Enhancements " ， October 2003中指明的安全性特征。通過IP層，借助于其路由和尋址服務，提供同IWF的連接性，如 J.Postel在題為"Internet Protocol"的論文中描述的，并且在1981年9 月在RFC 791中公布。UDP層提供錯誤檢測和多路復用服務，如J. Postel在題為"User Datagram Protocol"的論文中描述的，并且在1980 年在RFC 0768中公布。在ToW終端、IWF和中間的IP網(wǎng)絡中實現(xiàn)IP層(如圖l所示)。 IP層確保將來自ToW的所有IP數(shù)據(jù)報路由至IWF，以及從IWF路由 針對ToW的所有IP數(shù)據(jù)報。如果必要，其還能夠?qū)崿F(xiàn)對不同類別的 IP數(shù)據(jù)報的不同的服務質(zhì)量(QoS)的路由，這根據(jù)它們各自的IP報 頭中的服務類型(ToS)字段。需要該QoS服務用于向承載語音分組的 IP數(shù)據(jù)報提供優(yōu)先傳輸服務?，F(xiàn)在參考圖5，說明了在WLAN上的TETRA架構中使用的優(yōu)選 分組結構500。在圖5中，說明了在Ut接口上交換(即，在IWF和ToW 終端之間傳輸)的控制平面510和用戶平面550分組的一般格式?？刂破矫娣纸M510承載正常的TETRA LLC PDU 530，其封裝在 IP/UDP中。適配層報頭的結構是此處描述的本發(fā)明的概念的關鍵要素。 所有其他的協(xié)議字段(例如，IP 515、 UDP 520、 RTP、 LLC、 CMCE、 MLE、 MM、 SNDCP 535)的結構被設計為遵從已知的協(xié)議規(guī)范。
即，在文獻ETSI EN 300 392-2 v2.3.10， "Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 2: Air Interface (AI)" ， ETSI， June 2003中進一步描述了 LLC、 CMCE、 MLE、 MM和SNDCP協(xié)議字段。 在J. Postel的文獻"Internet Protocol" ， RFC 791， September 1981中 進一步描述了 IP協(xié)議字段。在J. Postel的文獻"User Datagram Protocol", RFC 0768， 1980年中進一步描述了 UDP協(xié)議字段?？梢栽O想，其他類別的TETRA PDU也可以封裝在控制平面分組 中，例如，用于廣播安全性相關信息，諸如通用密碼密鑰(CCK)標 識符或者靜態(tài)密碼密鑰(SCK)版本號碼。適配層報頭525、565是由通常包括在TETRA MAC報頭中的關鍵 信息構成的。更具體地，適配層報頭525、 565優(yōu)選地包括TETRA SSI 和"加密模式"字段，其指出嵌入的LLC或RTPPDU是否被加密。在 下行鏈路方向中，TETRA SSI標識(一個或多個)分組接收方的TETRA 地址，而在上行鏈路方向中，其標識分組始發(fā)方的TETRA地址。此外，適配層525、 565優(yōu)選的包括分組中的更多信息，其信號通 知(任何類型的)新呼叫的始發(fā)。在該情況中，適配層525、 565優(yōu)選 地還包括多點傳送地址和端口號碼，其用于傳輸即將到來的呼叫的語 音分組。最后，適配層報頭525、 565優(yōu)選地包括指出是否存在封裝在 分組中的LLC PDU或RTP PDU的信息字段。現(xiàn)在參考圖6，說明了在承載已知的TETRA D-SETUP消息的分 組600中如何構成多種報頭的示例。例如，分組610由IWF發(fā)送。分組610指出了， SS^46的終端始 發(fā)對GSSI-8388888的群呼叫。IWF的IP地址615是x.y.z.w，并且對 應于公知的MCCH地址和MCCH端口 620的多點傳送地址和端口 ，被
分別指定為MCCH-mcast和MCCH-port。該分組由IWF發(fā)送到先前建 立了 Ft隧道的所有WAG。因此，該分組最終將被廣播到由該IWF控 制的所有WLAN站點。因此，這些站點中的所有ToW終端將接收和 解碼該分組。因此隸屬于GSSI=8388888的ToW終端將被配置為，通 過創(chuàng)建新的UP-SAP實例，接收即將到來的該群呼叫的用戶平面信息。 適配層報頭620的新的UP-SAP被綁定到多點傳送地址gl.g2.g3.g4和 端口 Gp。而且，例如，分組650由ToW發(fā)送。分組650指出了， ToW終 端具有SSI=46，以便于隸屬于GSSI=8388888的群。ToW的IP地址655 被指定為a.b.c.d。值得注意的是，在該分組650中，適配層665不包括 多點傳送IP地址和端口對，這是因為分組未始發(fā)新的呼叫?，F(xiàn)在參考圖7和圖8，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，說明了WLAN 上的TETRA系統(tǒng)的示例性信令流。特別地，圖7說明了包括WLAN 關聯(lián)和位置更新的信令流700。信令流700說明了 ToW終端710、 WLAN 715的AP和WAG以 及IWF 720之間的通信。在步驟725中，在WLAN終端使用SSID= "TETRA"請求同WLAN關聯(lián)時出現(xiàn)的消息序列。這在WLAN終端 開機時，或者在其選擇改變無線電接入技術，即離開TETRA站點并加 入WLAN站點時發(fā)生。在步驟730中，WLAN優(yōu)選地肯定應答該請求。在點1 735處，如果不存在適當?shù)乃淼?，則WAG 715利用IWF 720 的預先定義地址創(chuàng)建Ft隧道。WAG715還設置其轉(zhuǎn)發(fā)功能，以便于將 來自ToW710的后繼分組經(jīng)由Ft隧道轉(zhuǎn)發(fā)到IWF 720。下一步，ToW 710發(fā)起DCHP進程，以獲得IP地址，如步驟740和步驟745中所示。 典型地，在步驟745中，IWF 720使用內(nèi)部DCHP服務器或者可能使 用外部DHCP服務器，指配該IP地址。
在點2 750處，ToW 710啟用其CP-SAP并且開始接收具有等于 MCCH-multicast的目的地IP以及等于MCCH-port的UDP端口的分組。 假設MCCH-multicast和MCCH-port的值在ToW 710中預先配置。然 而，可以設想，如果必要，也可以發(fā)展其他的裝置，用于將這些參數(shù) 發(fā)送到ToW 710。在點2 750之后，ToW710中的適配層開始接收和處理分組755、 760、 765，其包括通常在MCCH信道上發(fā)射的TETRA業(yè)務。在點3 770處，ToW 710將U-LOCATION-UPDATE-DEMAND PDU 775發(fā)送到IWF 720，以請求SwMI更新其位置。該PDU 775在 CP-SAP上發(fā)射，并且因此目的地IP地址等于MCCH-multicast,并且 目的地UDP端口等于MCCH-port。 U-LOCATION-UPDATE-DEMAND PDU 775被從IWF 720發(fā)送到ToW終端710。本領域的技術人員應認識到，圖7僅描繪了關聯(lián)請求和位置更新 消息的簡單示例，目的并非在于示出每個可行的通信方案。現(xiàn)在參考圖8，說明了信令流800，其包括群呼叫發(fā)起和參與的消 息序列。該信令流800說明了 ToW終端805、 WLAN 810的AP和WAG 以及IWF 815之間的通信。在IWF 815處接收到隸屬于群'8388888'的ToW終端的新的群 呼叫820的指示。分組825的目的地多點傳送地址和目的地UDP端口 (與新的群呼叫相關)分別是公知的MCCH-mcast和MCCH-port。該 分組中的適配層報頭指出了，新的群呼叫將使用IP多點傳送地址 gl.g2.g3.g4和UDP端口 Gp。這在從IWF 815發(fā)射到ToW終端805的 MCCH D-SETUP消息825中說明。IWF的WLAN區(qū)域中的所有ToW 終端接收該分組，而不論其是否參與呼叫。隸屬于群'8388888，并且 希望參與該群呼叫的ToW終端，將創(chuàng)建新的UP-SAP實例，并且將其UDP端口 (即gl.g2.g3.g4/Gp) 。 SSI^'90' 的ToW終端805接收該群呼叫。在接收到MCCH D-SETUP消息825之后，將一系列的IP多點傳 送數(shù)據(jù)報從IWF815發(fā)射到ToW 805。每個數(shù)據(jù)報830、 835承載來自 始發(fā)方的語音分組。數(shù)據(jù)報830、 835以及可能的后繼數(shù)據(jù)報，在適配 層報頭中指出它們承載GSSI=8388888的群的加密RTP PDU。數(shù)據(jù)報840是呼叫關聯(lián)控制分組，其承載D-TX Ceased PDU。ToW 805中的適配層理解這承載了 LLCPDU (與RTPPDU相對)并且因此 將其轉(zhuǎn)發(fā)到如Info字段中指出的LLC層。在數(shù)據(jù)報消息840之后，所 考慮的ToW 805決定控制該群呼叫，并且因此發(fā)送上行鏈路呼叫關聯(lián) 控制分組845。上行鏈路呼叫關聯(lián)控制分組845承載U-TX R叫uest PDU，其請求SwMI許可發(fā)射。作為響應，SwMI通過D-TX Granted消息850授權對ToW 805的 發(fā)射許可。因此，由消息855開始，ToW 805發(fā)射一系列的用戶平面 分組，其包含加密的RTPPDU。在本發(fā)明的增強的實施例中，可以容易地將安全性和鑒權進程并 入到WLAN上的TETRA系統(tǒng)中?？梢匀菀椎赝ㄟ^在ToW和IWF之 間交換適當?shù)膶?消息來支持鑒權進程，例如D-AUTHENTICATION DEMAND和U-/D-AUTHENTICATION RESPONSE,如ETSI， EN 300 392-7 v2丄l， "Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Voice plus Data (V+D); Part 7: Security" ， Feb. 2001中描述的。在該進程的過程中，ToW中的適配層負責運行適當?shù)陌踩运惴ǎ?并且創(chuàng)建導出的密碼密鑰(DCK)。該密鑰隨后由適配層使用，以加 密和解密Ut接口上的所有LLC和RTP PDU。靜態(tài)和通用密碼密鑰 (SCK、 CCK)的支持也是可行的。該CCK由SwMI生成，以保護群
尋址信令和業(yè)務，并且還保護SSI身份。此外，可以設想，本發(fā)明的另一增強實施例將以同上文描述的關 于群呼叫的信令流相似的方式，支持單獨的和電話互連呼叫。本領域 的技術人員應認識到，使用前面描述的原理和協(xié)議，可以容易地適應和并入例如，關于SDS和分組數(shù)據(jù)發(fā)射/接收的其他進程和相應的信令流。因此，本發(fā)明的概念提出了一種機制，用于將WLAN技術并入到 TETRA網(wǎng)絡中，由此在TETRA產(chǎn)品和服務中提供該WLAN技術的優(yōu) 點。所提出的機制基于IP多點傳送和VoIP技術。應當理解，前面提及的架構、設備、功能元件、協(xié)議和信令流， 體現(xiàn)了上文描述的本發(fā)明的概念，目的在于提供至少一個或多個下列 優(yōu)點(i) WLAN同TETRA網(wǎng)絡的集成提供了寬范圍的新的能力和益 處，其將導致產(chǎn)品差異化和競爭優(yōu)勢。(ii) 官員和其他的商業(yè)用戶能夠在現(xiàn)場以及辦公環(huán)境和/或在專 用WLAN上使用雙模式TETRA/WLAN終端。(iii) 在戰(zhàn)略位置，諸如機場、賓館、購物區(qū)等，可以在WLAN 上提供TETRA服務。這將以成本有效的方式實現(xiàn)更好的室內(nèi)覆蓋、增 加的容量、新的服務等。(iv) 在WLAN上，可以向末端用戶提供增強的服務。例如(a) 增強的語音編碼方案，用于提供很大改善的語音質(zhì)量 (即，不需要限于由TETRATCH/S提供的7.2kbps的容量)；(b) 可以支持寬帶數(shù)據(jù)服務；(c) 可以同時提供語音和數(shù)據(jù)服務；(v) 現(xiàn)在可以在存在活動的語音和/或數(shù)據(jù)會話的時候，接收通 常在TETRAMCCH上發(fā)射的控制業(yè)務。在傳統(tǒng)的TETRA中，處于語 音會話中的終端不能也在主控制信道(MCCH)上接收控制業(yè)務，這是
因為語音和MCCH業(yè)務在不同的信道上發(fā)射。然而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，通過WLAN上的TETRA通信，現(xiàn)在這是可行的。(vi) 本領域的技術人員應認識到，借助于IP多點傳送，單一用 戶等可以同時監(jiān)視許多群呼叫。(vii) WLAN的特征在于大的空中接口容量，并且因此可以以有 效率的和成本有效的方式支持許多個同時的TETRA語音/數(shù)據(jù)呼叫。(viii) 本領域的技術人員還應認識到，可以可觀地減少呼叫建立 延遲和語音傳輸延遲。這樣，由于WLAN支持較高的比特速度，因此 控制消息和語音數(shù)據(jù)報可以更快速地發(fā)射。(ix) 可以支持廉價的訂戶設備一可以使用任何PC、 PDA或者具 有WLAN適配器的蜂窩設備。(x) 雙模式WLAN/蜂窩移動終端在市場中快速凸顯，并且這些 終端也可以支持WLAN上的TETRA服務。(xi) 支持WLAN接入和傳統(tǒng)的TETRA接入之間的無縫漫游的 能力即，對進入WLAN區(qū)域的移動設備的處理方式與其進入新的 TETRA位置區(qū)域的處理方式相似，在該TETRA位置區(qū)域中它們使用 典型的TETRA移動性管理進程，以通過它們的新位置更新SwMI 。(xii) 可以容易地支持補充TETRA特征(例如，晚進入(Late Entry)等) 一其中某些特征具有較少的SwMI處理或干擾(例如，優(yōu) 先級監(jiān)視)。(xiii) TETRA終端可以同時參與(一個或多個)群呼叫、(一 個或多個)數(shù)據(jù)會話，并且還接收通常在MCCH上發(fā)送的信息。這產(chǎn) 生了傳統(tǒng)的TETRA無線電系統(tǒng)上不能獲得的新的能力。(xiv) WLAN主要用作用于傳輸TETRA控制和用戶數(shù)據(jù)PDU的新的無線接入方案。(xv) 優(yōu)選架構對TETRASwMI具有最小的影響。IWF可被視為 特殊類別的TETRA基站控制器，其可以容易地同SwMI核相接。(xvi) 通過IWF的適當?shù)墓こ淘O計，可以容易地支持WLAN區(qū)域中的局部站點集群。(xvii) 可以以同任何其他的TETRA終端相同的方式管理ToW終
端，即不需要新的訂戶簡檔。(xviii)保持了 ToW終端和傳統(tǒng)的TETRA終端之間的全面的兼容性。盡管描述了本發(fā)明的具體實現(xiàn)方案，但是應當清楚，在所附權利 要求的范圍內(nèi)，本領域的技術人員可以容易地應用該實現(xiàn)方案的另外 的變化方案和修改方案。因此，描述了一種無線通信系統(tǒng)、 一種無線局域網(wǎng)絡(WLAN) 接入網(wǎng)關(WAG)、 一種交互工作功能(IWF)、以及一種無線終端， 其適于促進諸如TETRA系統(tǒng)的專用移動無線電系統(tǒng)和前面提及的無線 通信系統(tǒng)中的無線局域網(wǎng)絡(WALN)上的通信。而且，本發(fā)明提供了一種在無線局域網(wǎng)絡(WLAN)和專用移動 無線電系統(tǒng)之間通過雙模式終端進行通信的方法，其中該雙模式終端 能夠在WLAN和專用移動無線電系統(tǒng)上操作，以及其協(xié)議，其目的在 于減輕根據(jù)現(xiàn)有技術的進程執(zhí)行該調(diào)度的缺點。
權利要求
1.一種無線通信系統(tǒng)(100、200、300)，其特征在于，無線局域網(wǎng)絡(WLAN)，該無線局域網(wǎng)絡在操作中耦合到地面集群無線電(TETRA)無線電系統(tǒng)(160)并且被配置為，無線通信單元(112、116)能夠在所述無線局域網(wǎng)絡上同所述TETRA無線電系統(tǒng)(160)進行TETRA無線電通信。
2. 如權利要求1所述的無線通信系統(tǒng)(100、 200、 300)，其中 所述無線通信系統(tǒng)(100、 200、 300)包括終端(116)，該終端(116) 能夠進行WLAN上的TETRA無線電通信，其中所述終端(116)通過 使用特定服務集合標識符(SSID)同所述WLAN關聯(lián)，以使所述WLAN 能夠區(qū)分能夠在WLAN上進行TETRA無線電通信的終端(116)和不 能在WLAN上進行TETRA無線電通信的終端(116)。
3. 如前面任何一項權利要求所述的無線通信系統(tǒng)(100、 200、 300),其中特征進一步在于，所述WLAN包括或者在操作中耦合到 WLAN接入網(wǎng)關(WAG) (142)和交互工作功能(IWF) (150)， 該交互工作功能(IWF) (150)被配置為使所述WLAN和所述TETRA 無線電系統(tǒng)(160)之間的通信相接。
4. 如權利要求3所述的無線通信系統(tǒng)(100、 200、 300)，其特 征進一步在于，所述WLAN實現(xiàn)了所述終端116的特定路由實施策略， 以將上行鏈路分組從能夠在WLAN上進行TETRA無線電通信的終端(116)隧道傳送到所述交互工作功能(IWF) 150。
5. 如前面任何一項權利要求所述的無線通信系統(tǒng)(100、 200、 300)，其特征進一步在于，所述WLAN和所述TETRA無線電系統(tǒng)(160) 之間的通信由適配層(460)支持，該適配層(460)通過控制平面服 務接入點(CP-SAP) (465)以及一個或多個用戶平面服務接入點 (UP-SAP) (470)同UDP層相接。
6. 如前面任何一項權利要求所述的無線通信系統(tǒng)(100、 200、 300)，其特征進一步在于，所述適配層被配置為區(qū)分相同接入點上的 用戶平面業(yè)務和呼叫關聯(lián)控制業(yè)務。
7. 如前面權利要求5 6中任何一項權利要求的無線通信系統(tǒng) (100、 200、 300)，其特征進一步在于，適配層消息的報頭包括TETRASSID和/或加密模式字段，在下行鏈路方向中，所述TETRA SSID標識 數(shù)據(jù)分組接收方的TETRA地址，并且/或者在上行鏈路方向中，所述 TETRA SSID標識數(shù)據(jù)分組始發(fā)方的TETRA地址。
8.如前面權利要求5 8中任何一項權利要求的無線通信系統(tǒng) (100、 200、 300),其特征進一步在于，所述適配層消息被配置為建 立群呼叫。
9. 如前面權利要求5 8中任何一項權利要求的無線通信系統(tǒng) (100、 200、 300)，其特征進一步在于，所述適配層消息包括下述信息字段，該信息字段用于指出是否存在封裝在所述分組中的邏輯鏈路 控制(LLC)分組數(shù)據(jù)單元(PDU)或者RTPPDU。
10. —種通過雙模式終端(116)在無線局域網(wǎng)絡(WLAN)和 TETRA無線電系統(tǒng)(160)之間進行通信的方法，其中所述雙模式終端(116)能夠在WLAN和TETRA無線電系統(tǒng)(160)上操作，所述方法的特征在于以下步驟自所述雙模式終端接收(725)消息，該雙模式終端例如，使用服 務集合標識符(SSID)請求同所述WLAN關聯(lián)；創(chuàng)建(735)隧道，用于經(jīng)由所述WLAN，路由針對或來自所述終端的專用移動無線電通信；指配(740、 745)地址，用于路由針對或來自所述終端的通信； 處理(755、 760、 765)所傳送的分組，包括提取所述指配的地址;以及響應于所述提取的指配地址，路由針對或來自所述終端的分組。
全文摘要
一種無線通信系統(tǒng)(100、200、300)，包括無線局域網(wǎng)絡(WLAN)，該無線局域網(wǎng)絡在操作中耦合到專用移動無線電系統(tǒng)(160)并且被配置為，無線通信單元(112、116)能夠在無線局域網(wǎng)上同專用移動無線電系統(tǒng)(160)進行專用移動無線電通信。優(yōu)選地，所述專用移動無線電系統(tǒng)是TETRA系統(tǒng)。
文檔編號H04W84/12GK101133663SQ200680006650
公開日2008年2月27日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2005年3月1日
發(fā)明者阿波斯陶里斯·索爾金茨 申請人:摩托羅拉公司