專利名稱：無線局部網與有線語音電信系統的接口裝置的制作方法
本申請涉及1997年2月3日提交申請的美國專利申請號No.08/794,782。
本申請還涉及1997年8月5日提交申請的美國專利申請號No.08/906,722。
本申請還涉及1998年1月16日提交申請的美國專利申請號No.09/008,710。
本申請還涉及1998年3月24日提交申請的美國專利申請號No.09/047,015。
上述每個申請都在此引用，以作為參考。
本發明涉及在不同類型的通信網上進行語音通信的領域。本發明尤其涉及無線IP網和廣域網或用于語音通信的公共交換電話網(PSTN)的接口裝置。
公共交換電話網已在語音通信上應用了很多年。一般的電話把聲波轉換成模擬信號，然后，通過公共交換電話網傳送給另一個電話，另一個電話把模擬音頻信號轉回成聲波。近年來，無線和蜂窩電話由于它們可以移動，因此逐漸普及。用戶不再被束縛于固定電話，而是可以自由地帶著他們的電話。
隨著計算機和傳真機的出現，引發了對以相似方式傳送數據的需要。由于模擬電話線已經在國家的每個部分都存在，因此，這些線路也用來傳送數據。規定了專門的協議，例如V.32協議，規定如何把數字數據編碼成模擬信號，以便在公共交換電話網上傳送。
實現從數字數據至模擬電話信號的轉換的裝置被稱為模擬調制解調器。模擬調制解調器不需要專用的或特殊的線路，因為它們使用已存在的電話線，電話線在國家的幾乎每個家庭中都已有。然而，其主要缺點是傳送速度較低。目前的協議僅允許約56Kbps的速率傳送通過模擬電話線，由于功率輸出的原因，FCC規則目前把該數字限制在53Kbps。
需要更快傳送速率的用戶已轉到可以進行數字傳送的載體上，它不僅能提供更快的速率和更寬的帶寬，而且減少了傳送期間發生的錯誤。這種載體的例子是ISDN線、T1和T3線以及電纜線。ISDN線是在現有的雙絞電話線內的。而ISDN服務使用戶不用專用的或特殊的線路就可以獲得數據傳送，雙絞線的固有物理缺點限制了這些系統的帶寬和速度。T1和T3線是特殊的專用線(T1線可以載送多達1.544Mbps，而T3線可以載送多達44.736Mbps)。
電纜調制解調器連接到一般用來向家庭提供電纜電視信號的同軸電纜線上，它們提供了大量的帶寬。雖然一般需要電纜提供者更新所有的電纜網絡系統，以便能通過電纜調制解調器接入互聯網，但是通常不必在家中安裝新的線路。
使用無線數據通信技術和系統的廣域網(WANS)已應用了許多年了。現有的實施方式都是使用微波射頻(RF)通信系統和調頻(FM)無線電通信。數據速率一般高達19.2Kbps，這對打算應用的種類來說是足夠的。調頻通信技術包括傳統的點至點無線電和廣播。這些系統包括利用Mobitex協議的RAM移動數據服務；ARDIS(Lincolnshire，IPP)公司制造的改進的無線電數據信息服務(ARDIS)；以及蜂窩數字分組數據(CDPD)服務。
例如，ARDIS系統使用專用的無線電網，該無線電網包括多個無線電基站，分布在美國大城市區域。在該領域內的遠程設備與基站通信，反之亦然。基站是固定的，當傳送和接收時，它可以覆蓋半徑約15至20英里的范圍。基站與位于美國各點上的數量有限的無線電網絡控制器進行通信。每個無線電網絡控制器對遠程終端的維持授權和登記作出響應。無線電網絡控制器還連接到三個網絡中心之一上。網絡中心通過專用租借線來連接，并被客戶主機應用接入，向遠程設備發送或者從其接收數據。客戶主機也通過專用租借線或者通過增值網(VAN)連接到網絡中心上。
在諸如庫存、價格確認標記、便民銷售點、定單輸入、船運、接收和包裹跟蹤等商務應用中使用無線局域網(LAN)。無線局域網使用紅外線或射頻通信信道，在便攜式或移動計算機單元與固定接入點或基站之間進行通信。然后這些接入點通過有線或無線通信信道連接到網絡基本設備上，網絡基本設備把多組接入點連接在一起，形成局域網，可選擇地包括一臺或多臺主計算機系統。
無線紅外線和射頻(RF)協議是已知的，它支持具有多種類型通信能力的便攜式漫游終端邏輯連接到主計算機上。邏輯連接是基于基本設備的，在基本設備中，至少一些遠程終端在位于預定范圍內時，各自能至少與兩個接入點進行通信，每個終端單元一般與這些接入點中的一個相關聯，并進行通信。根據網絡的總體空間布局、響應時間和裝載要求，設計了不同的網絡方案和通信協議，以最有效地管理移動單元與特定接入的關聯以及對各移動站進行廣播的通信信道的可用性。
在美國專利5,029,1835,142,550；5,280,498以及5,668,803中描述了這樣一種協議，這些專利都轉讓給訊寶科技公司，引用在此，以作參考。
在美國專利5,673,031描述了另一種這樣的協議。在IEEE標準802.11中提出了再一種協議，定名為“無線局域網媒體接入控制(MAC)和物理層(PHY)規范”，可從IEEE標準部，Piscataway NJ得到(下文稱為“IEEE 802.11標準)。
IEEE 802.11標準允許以1Mbps和2Mbps的數據速率進行紅外線或RF通信，媒體接入技術與載波檢測多路接入/沖突避免(CSMA/CA)相似，功率節省模式對于以電池工作的移動站來說特別重要，在整個蜂窩網中進行無縫漫游，高信息量操作，設計多種天線系統，以消除“死點”，并且易于與已有的網絡基本設備接口。
在國際電信聯合標準部(ITU-T)的標準H.320-323中提供了可應用于本發明的網絡的音頻、視頻和多媒體通信的基本規范。
H.321推薦涉及異步傳送模式(ATM)信道，H.322涉及服務LAN的質量保證，H.323涉及基于分組的系統。數據包根據數字語音樣本的壓縮數據流產生。數據包被格式化，以在數據網絡上傳送。由于網絡反映時間和分組傳送延時可能對于實時電話通話(或其它實時多媒體數據包)的可理解性和質量是不利的，但是已提出了在網絡中的數據包上為語音數據包提供優先的各種方案，因此，在任何通信量的情況下，都可以使對延時敏感的數據包代替網絡上的數據包。H.323推薦也提供了呼叫建立和控制，包括確定建立和斷開過程的順序和定時，以及建立之后的H.323的控制。
擴展一下，把互聯網協議或“IP”(如IETF RFC 791中所提供的)用作網絡層協議，國際多媒體電信會議聯盟推薦的在IP Forum上的語音也可以應用于這種IP(“VoIP”)網絡上的語音。在VoIP網絡上，把語音信號數字化，壓縮成IP數據包，然后在IP網絡中，在能進行VoIP的設備之間確定路由。這樣這些語音數據包就可以實時傳遞，作為語音通信，或者作為語音郵件存儲。
LAN與廣域網或公共交換電話網之間的通信一般由稱為網關的通信控制器進行。在H.323標準中，網關一般參照端點實時提供IP網上的H.323終端與PSTN上的其它ITU終端、電話和其他網絡終端之間的雙向通信。網關的一個例子是Cisco系統公司的Cisco 3600系列。Cisco 3600系列是模塊化網關，它可以被構置成在各種通信媒體上提供網關功能。這些媒體包括模擬調制解調器接入、ISDN接入、數字調制解調器接入以及語音和傳真接入。有線LAN與連接或交換的網絡，例如幀延時和ATM網絡之間的其它類型的接口也是已知的。例如，ATM Forum已經開發了橋接實施協議，稱為LAN仿真(LAN)。LANE依賴進行MAC至ATM地址的分析的LAN仿真服務器(LES)；進行數據廣播的廣播和未知服務器(BUS)以及進行初始化和配置的可選LAN仿真配置服務器(LECS)。
在本發明之前，沒有一種簡單和用戶透明的方法來把無線LAN與目前可用的公共和專用網絡(包括公共交換電話網(PTSN)，電纜網，廣域網(WAN)，蜂窩電話網和衛星通信網)的各種范圍進行接口。
引用文件ITU-T推薦G.711(1993)，“語音頻率的脈碼調制(PCM)”ITU-T推薦G.729(1995)，“利用共軛結構代數碼激勵的線性預測，以8kbit/s對語音進行編碼”ITU-T推薦H.323(1996年5月)提供無質量保證服務的局域網的可視電話系統和設備。
ITU-T推薦Q.931(1993)“基本呼叫控制的數字用戶信令系統No.1(DSS1)-ISDN用戶網接口層3規范”IETF RFC 791“互聯網協議”，J.Postel.1981年9月1日IETF RFC 793“傳送控制協議”，J.Postel 1981掉9月1日本發明的目的在于提供一種無線LAN與接到語音通信網的網關之間的接口。
本發明另一個目的在于提供一種裝置，它包括無線LAN中的基站或接入點和到一個或多個不同通信信道的或網絡的通信網關。
本發明的再一個目的在于提供一種便攜式無線臺式電話機，它利用分組通信協議與一個或多個固定基站進行通信，其中基站與連接到IP網、WAN或PSTN的網關接口。
本發明的又一個目的在于提供一種裝置，它起到便攜式計算機的數據下載站、筆形條形碼讀取器等的作用，它還把下載數據傳送到IP網、WAN或PSTN。
本發明的又一個目的在于提供對無線LAN中的通信手機初始化和授權。
本發明的又一目的在于提供一種通過有線和無線以及連接或非連接(分組交換)的通信信道的端至端實時語音信道。
本發明的再有一個目的在于提供一種可以用來實現上述一個或多個目的的方法。
本發明的其它目的、優點和新穎特征通過下面的揭示，包括下面詳細的描述以及本發明的實踐，對于本技術領域的熟練人員來說將變得明顯。雖然，下面參照較佳實施例來描述本發明，但是應當理解，本發明并不限于這些。本技術領域的一般熟練人員根據這里的講授將得到在其它領域內的其它的應用、改動和實施例，這些都應落在這里所揭示的和要求的本發明的范圍內。
本發明提供的數據通信網絡包括多個固定接入點和多個遠程移動單元，當移動單元位于其預定范圍內時，能與至少兩個接入點進行無線通信，并且，正常地與這些接入點中的一個相關聯，并進行通信。這些接入點中至少一個接入點有一處理器，用于檢測第一移動單元發送的報文，并根據報文確定是否把它定路由另一個移動單元或通過另一個信道到另一個類型的通信站上；有一網關連接到接入點上，在第一移動單元與另一通信站之間提供雙向語音通信信道。
本發明還提供了整體化裝置，它組合了接入點與網關的作用，把無線局域網與廣域網或公共交換電話網相接口。該裝置可以包含一個或多個網關，網關包括PSTN語音網關(包括xDSL或ISDN接口)、模擬調制解調器網關以及其它諸如連接到電纜網絡上的電纜調制解調器。該裝置還可以包括以太網端口或串行端口，以連接到有線局域網上。該裝置還可以包括對接站或凹井，設置成能容納手機或其它便攜式計算機設備，以便當電話或設備可靠地位于該井內時，對手機或電池進行充電，或者可選地傳送數據或控制信息。
本發明提供端到端的方法，處理無線局域網中呼叫者利用手機的呼出，通過其它通信網到被叫方，該方法包括下列步驟檢測用戶激勵移動手機呼出的時間；在移動站手機中接收用戶呼出的目標的標識符；向對應于所述目標的網站發送響鈴信號，所述響鈴信號被設計成告知接收者有一呼叫要連接；以及向移動手機發送確認信號，所述確認信號被設置成告知用戶，用戶的呼叫正在嘗試連接。本發明還包括這些步驟在手機中接收用戶所要的呼叫類型的用戶的指示，在手機中確定用戶是否正在發出網絡地址呼叫、內部通信呼叫或名字呼叫。
本發明還提供一種使數據通信網工作的方法，該數據通信網包括多個固定接入點設備和連接到接入點的網關、多個遠程移動單元，當移動單元位于預定范圍內時能與至少兩個接入點進行無線通信。每個移動單元一般與這些接入點中的一個接入點相關聯和通信，它具有一個網絡地址，該地址可以從移動單元有效時使用的一組網絡地址中選擇。
該方法包括下列步驟在網絡的服務器計算機上存儲用戶可以使用的一組網絡地址；第一移動站向服務器計算機傳送網絡地址請求；向所述第一移動單元分配可使用的網絡地址組中的一個網絡地址。該方法還包括所述第一移動單元向授權服務器提供用戶的標識信息；授權服務器證實用戶特權有效性，并把這一證實傳送給所述第一移動站；以及向電話網關傳送與用戶移動單元有關聯的網絡地址。


圖1是可以實現本發明的無線局域網的示意圖。
圖2是數據傳送序列的RF傳送對時間的時序圖。
圖3是根據本發明的第一實施例的把無線局域網和廣域網或公共交換電話網接口的裝置的框圖。
圖4是根據本發明第二實施例的無線臺式電話的框圖。
圖5是根據本發明的可以在無線LAN中實現的協議堆棧的框圖。
圖6是根據本發明的無線IP電話系統中處理呼出的方法的流程圖。
圖7是根據本發明的在無線IP電話系統中處理呼入的方法的流程圖。
現在參照附圖，圖1示出了可以實施本發明的實施例的數據通信網。圖中示出了第一局域網100，包括主處理器10，通過有線通信鏈路11連接到多個固定接入點或基站12、13上；其它基站14可以通過基站或RF鏈路連接到主機上。每個基站12、13、14由RF鏈路耦接到多個遠程移動單元15上。在一個實施例中，遠程移動單元15是如美國專利5,029,183、1997年2月3日提出申請的08/794，782以及1998年1月16日提出申請的09/008,710中所描述的手持式的、以電池供電的數據終端便攜式數字輔助裝置或者語音通信手機。這些專利都已轉讓給訊寶科技公司，引用在此，以作參考。
各種其它類型的遠程終端都可以在具有本發明特征的系統中使用；這些遠程終端一般都包括諸如磁卡讀取器等數據輸入設備以及向用戶指示或提供終端檢測、傳送和/或接收到的用戶信息的顯示器(或打印機)。在用作圖示例子的實施例中，它們是由1至64個基站(圖中示出了三個基站)和多達幾百個遠程單元組成的，當然，網絡也可以僅通過在數據系統中改變地址段的大小等來擴展，顯然，受限的因素是RF業務和附帶的等待靜止信道的延時。
第一LAN 100可以通過諸如橋接器50、60等或者路由器55、65、75、85、95、105等耦接到另外的LAN 200、300、400。如圖1所示的這種通信網一般用在制造廠、復雜的辦公樓、大商店、零售店或類似的商業或這些設施的組合中，數據采集終端被用來進行倉庫或收貨/運輸設施內的存貨盤點控制，在檢驗(銷售點)柜臺上，用于讀取表格或者發票，在大門口或者其它檢查點，用于人員的安全檢查，在時鐘內，進行制造或處理流程控制以及其它這類用途。
雖然提到了手持式激光掃描條形碼讀取器數據終端，但是數據終端也可以包括CCD或棒形條形碼讀取器，也可以是便攜式或者固定的，而不是手持式的。移動單元15也可以是語音通信手機、尋呼機、靜態圖像或視頻攝像機；或者是上述這些裝置的任意組合。其它類型的數據采集裝置也可以用作終端，使用本發明的特征，例如溫度、壓力或其它環境測量設備，事件計數器，語音或聲音激勵裝置，侵入檢測器等。
根據本發明的一個實施例的重要特征，在遠程單元與基站之間設置一個RF分組通信協議，它包括傳送/接收交換，下文簡稱為“交換”。該協議與沖突敏感多路接入相似，其中，在傳送之前，一個單元首先偵聽，如果沒有信道可用，則不進行傳送。如從圖2看到的，這種交換總是以遠程-基站傳送數據包開始的，表示遠程單元的RF傳送被在該范圍內的基站所接收。傳送的數據包在固定的時間間隔之后，然后是基站發送的基站-遠程單元的RF信息，對該特定遠程單元提供服務。這些數據包中的每個數據包都是固定定時的，遠程單元中的收發器主動開始交換，先偵聽其它業務一小段時間間隔t0(一般為0.3毫秒)，如果RF信道安靜，則在其選擇的時間上啟動傳送動作(與基站或主計算機的時鐘周期異步)。該輸出傳送數據包持續時間t1，如圖中所看到的，在本實施例中，該周期為4.8毫秒。然后，在精確的時間延時t2上，在其啟動送動作之后(例如t1開始時5毫秒)，收發器開始偵聽基站的返回數據包。遠程單元的收發器僅在幾微秒長度的非常嚴格的時間窗t3內響應數據包的開始部分的接收，如果在該窗口中沒的啟動數據包，則忽略后面的任何動作。數據包是一個確認信號，而且如果基站有等待發送的報文，還包含一個壩(dam)。數據包的長度也是毫秒級的，而與包括的數據無關，如果有數據，則在本例中，遠程一基站交換，包括確認，要花費約9.8毫秒。
圖3是本發明第一實施例的示意圖，示出了裝置50，該裝置50組合了根據本發明的一個單元中的無線通信系統接入點和電話網關的功能。在下面的討論中，我們假設移動單元15被用作語音通信手機或無線便攜電話，諸如鍵盤數據輸入、磁卡數據輸入、條形碼讀取數據輸入等其它特征也可以被引入該單元，并且，這一單元也用于在無線鏈路上同時進行語音和數據傳送。由于IP是較佳的網絡層協議，因此，在本發明中，本說明書把手機也被稱為“IP電話”，但是應當理解，除了IP之外的網絡層協議也可以使用。
裝置50包含一個或多個發送器/接收器52，用于與移動站的無線電通信。發送器/接收器52耦接到接入點媒體接入控制(MAC)處理器54上，它起到以適當的格式在適當的時間上，向或從發送器/接收器52發送和接收數據幀。處理器54也耦接到存儲器58上，存儲器58對數據包進行緩沖。
雖然，在本較佳實施例中，MAC處理器54使用了IEEE 802.11數據鏈路協議，但是其它的無線LAN或WAN以及其它類型的媒體接入控制，包括FDMA、TDMA、CDMA以及這些的組合等也包括在本發明的范圍內。不同的MAC處理器可以用來容納兩種或多種不同的接入技術，包括已提出的家用RF的MAC標準、Bluetooth等。
存儲器58可以耦接到交換機或處理器以及多路復用器/去多路復用器60上，它提供了處理和交換功能，以在MAC處理器54與適當的網關之間確定路由。交換或多路復用器/去多路復用器60可以例如耦接到語音網關62上，它使用信號處理器和編碼解碼器把語音數據包翻譯成適于在公開交換電話網或PBX上傳送的模擬信號。交換或多路復用器/去多路復用器60也可以耦接到模擬調制解調器網關64上，它把LAN的數字數據圖翻譯成適于在公共交換電話網上傳送的編碼模擬信號，例如符合V.90傳送協議的信號。
語音網關62也可以把音頻反饋信號從電話網(例如忙信號)送到無線LAN系統中的IP電話用戶。例如，電話網絡可以提供一系列能聽到的反饋音，把它傳送到網關，并經過打包，在無線鏈路上傳送給移動IP電話。在IP電話上，數據包被轉換成模擬信號，從而產生一系列可聽到的反饋音的可聽復制信號。
除了接口到有線電話網上的語音網關之外，也可以實現到無線語音和數據網上的接口。也有多種模擬和數字蜂窩無線電系統，它們在世界各處在電話或數據網中應用。數字系統包括GSM、DCS 1800、IS54等。在這一方面來說，在網關上對目標被叫方可以使用陸上電信系統，不必使用蜂窩無線電系統，這是多余的。然而，如果這種陸上系統不能使用，或者其服務有阻礙，則本發明的范圍也包括提供蜂窩無線電系統網關。同樣，在某些遠程區域中，也可以希望提供衛星無線電系統能力，例如連接到銥星電話網上。因此，多路復用器/去多路復用器60可以耦接到其它適當類型的網關66上，例如xDSL、ISDN、FDDI、蜂窩無線電話(例如GSM)、RAM、ARDIS、CDPD或衛星無線電網。
該裝置也可以包含電纜調制解調接口，用于接入到寬帶寬電纜網中。電纜網是運行在傳統同軸電纜上的網絡(在大多數地方，一般設計成載送電纜電視信號)。電纜調制解調器MAC芯片68耦接到多路復用器/去多路復用器60上，控制接入到實際電纜媒體上(在電纜調制解調器網上傳播的實際傳送)，并形成電纜網數據幀。有許多不同的電纜標準，該裝置可被設計成與任何一種標準都兼容。在頻率捷變的多模式(FAMM)標準(IEEE 802.14標準的調制技術)中，在數據的開始處插入首部，較長的首部用于信道探測和均衡，較短的首部用于快速再同步。N.Y.，McGraw-Hill于1997年出版的Azzam撰寫的高速電纜調制解調器，第213-219頁中，根據預定算法對每幀實體中的數據進行加密，設置循環冗余校驗字段，進行錯誤檢測。FAMM標準支持幾種不同的調制選擇，但是都是格碼調制類型(TCM)的。
如果把該裝置設計成使用FAMM標準，可以如下處理電纜上的傳送。MAC芯片68向加密器和CRC發生器70發送數據，它對數據進行加密，并產生錯誤校正循環冗余校驗字段。然后把它發送給TCM編碼器72，TCM編碼器對數據以格碼調制形式進行編碼。向首部發生器74控制信號，然后為數據產生適當的首部。首部和數據都通過濾波器76發送，它很可能是數字脈沖整形濾波器，以兩倍于調制速率進行取樣。然后把該信息傳送給均衡器78進行均衡。把經均衡的信息通過內插器80(例如內插濾波器)發送，內插器對信息進行內插，使給數模(D/A)轉換器82的輸入對于不同的調制選擇為一恒定的速率。在D/A 82之后，使信息通過低通濾波器和IQ調制器84，這是傳送處理的最后階段。然后準備信息，由電纜調制解調發送器86傳送，它使用從傳送接收控制電路88接收到的控制信號在電纜上發送信息。
電纜調制解調接收器90接收從電纜接收到的信號，該接收器90使信息通過多路復用器/去多路復用器92，從電纜頻率中分割出信道。這些信道的每個都可以載送獨立的信息。信息的每條信道至少通過一個數字信號處理器94進行發送，它進行適當的接收器信號處理功能，并把在幀體中傳遞的解碼信息發送給MAC芯片。
由于電纜調解解調標準一般可以有非常大的帶寬，因此，可能有的獨立的信道數也是非常大的。這可以使更多的用戶和設備同時使用。例如，如果該裝置支持8個獨立信道，它可能具有5個獨立的移動計算機終端接入到電纜網中，而同時在電纜網上有三個獨立的語音會話正在進行。
本發明的另一個特征涉及到提供充電和下載支架，用于無線手機、移動計算機終端或便攜式條形碼讀取器(包括美國專利申08/794,782中說明的筆形讀取器)。因此，該裝置50可以選擇包括對接站或井96，對接站或井96可以用來在不使用時存放無線手機或移動計算機終端，并對其進行充電。也可以把該井96設計成，當移動單元15放置在井96中時，MAC處理器利用適當的接口(電接觸或IR)從移動計算機終端下載或者檢索數據，并把它存儲，或者把它在WAN上發送出去。
自動下載數據在一些應用領域中是有用的，例如在家中通過公司目錄進行采購。用戶可以具有小型的移動計算機終端或者便攜式數字助理器，在這上面，用戶輸入所選項目的數據，從目錄中進行選購。當用戶決定購買一產品時，他必須把該信息從移動計算機終端上發送給零售商。在過去，下一步是把移動計算機終端或者直接或通過無線網絡連接到主計算機上。然后主計算機利用調制解調器或者類似的接口，與目錄零售商家中的辦公室進行通信。然而，利用本發明，作為實施無線LAN的另一種方案，當用戶用它完成時，他可以簡單地把移動計算機終端放置到井96中。利用電源56，井96起到對移動計算機終端進行充電的作用，而且也自動地接入包含在移動計算機終端內的信息，包括零售商信息和購買信息。然后該裝置自動地把數據定路由到適當的網關，撥通有關公司的辦公室的PSTN銷售電話號碼，或者等效地在互聯網連接上發送出IP網絡地址報文，并傳送適當的信息。該裝置可以接入電存儲的移動計算機終端的序列號，并也把它傳送到該公司，使該公司可以查找用戶的數據庫輸入，該輸入包含信用卡、帳單以及其它重要的信息。因此，用戶可以僅用筆或鍵盤在他的移動計算機終端上簡單地選擇產品，然后把計算機放置到井96中，就完成整個交易。在包括無線IP電話的網絡中，與計算機設備的形式一樣，井可以被用來對無線IP電話進行充電。
除了網關之外，為了把該接入點與網絡上的其它接入點連接，裝置50可以包含以太網IEEE 802.X LAN，或者類似的數據端96。也可以使用包括通用串行總線(USB)或IEEE 1394總線的串行接口。這可以使用戶直接把網關連接到有線LAN上的其它節點上，并以802.X分組的形式傳送數據，或者向連接到該裝置50上的終端、應用裝置或計算機傳送或從它們接收串行數據。
此外，裝置50可以包括通信控制器99，具有多個通信端口，網絡中有一特定的接入點組通過線連接到通信控制器的預定端口上，以使所述控制器接收到的和當前與特定接入點相關聯的特定移動站預定的報文傳送到通信控制器相應的端口，從而使相關聯的接入點與特定移動單元通信。
本發明的另一個實施例包括如圖4的框圖所示的無線臺式電話。這種無線臺式電話被設計成由連接到有線電話網上的無線LAN固定基站的無線電來通信。電話162的外形可以象普通的臺式電話機，有手機、電纜和鍵盤，但不是通過電話線連接到RJ11墻式插口，該單元包含電池和發送器/接收器164，它可以使它利用無線電通信與無線LAN上的接入點之一以及裝置50或網關進行通信，從而與PSTN或其它電話網進行通信。這種設計可以使臺式電話成為便攜式，并可移動到可以與接入點相關聯的任何地方，而不會很難或者需要很高的費用把電話接到傳統電話線上。
臺式電話包括含有鍵盤170的便攜式機座162；包括話筒和揚聲器的手機166；以及連接所述機座和所述手機的電纜。編碼解碼器和信號處理器設置在機座上，把話筒的音頻信號轉換成數字信號或語音數據報。在機座上還設置鍵盤處理器172，用于處理用戶在所述鍵盤上輸入的數據(例如分機號碼或電話號碼)，并與被分組的數字信號一起送入到目標網地址。電路首先利用編碼-解碼器(CODEC)用語音編碼的ITU G.700系列標準之一把模擬語音信號轉換成數字取樣值。然后數字信號處理芯片可以壓縮該數字信號，因為在大多數語音通信中，有大量的靜音和冗余。接著，根據被壓縮的信號流形成數據包。協議堆棧軟件組裝幀，該幀包括網絡地址以及要在無線電通信鏈路上傳送的數據報。包括傳送給和來自固定基站的所述分組化的數字信號的通信幀的無線電發射器較佳地在2.4GHz ISM帶中使用跳頻擴展頻譜通信。這些數據包一般包含具有標記的標頭，該標記指示數據包含有語音編碼數據。這可以使例如集線器或路由器等的網絡節點以與包含數據的數據包不同的方式處理語音數據包，因為與數據包不同，希望在語音通信中，語音數據包的端到端傳送中的延時非常小，因為當引入了較短的數據包延時時，不會危及數據包的數據服務。
在接入點，數據包被分解。把數據包轉換成串行數據流，解壓縮，并轉換回模擬語音信號。然后，適當的網關在語音通信網上傳送語音信號。在H.323標準中描述了所有模擬到數據到模擬轉換的過程。
在另一端，假設有另一個無線網，網關把模擬語音信號轉換成數字數據包，然后在無線網絡上傳送到目標IP電話上。
在圖5中示出了可以在根據本發明的移動單元中實現的網絡軟件類型。如圖畫的協議堆棧中所規定的，在IP系統上的語音中可以使用多種不同較高層次的協議。在本發明的較佳實施例中，PHY層是跳頻擴展頻譜(FHSS)射頻系統。鏈路層較佳地為IEEE802。11MAC協議。網絡層較佳地為互聯網協議(IP)。在網絡層之上根據服務質量和其它標準，可以使用圖中所示的多種不同的標準。
控制對應于不同類型網絡的各種協議堆棧初始化的軟件可以包括在存儲器中執行的多提供者路由器(“MPR”)。例如，可以把兩個網絡驅動器指定為驅動器A和驅動器B。這些網絡驅動器被MPR調用，以識別提供接入到驅動器提供的特定的網絡服務上。輸入/輸出設備可以包含與每個信道相關聯的兩個不同的物理網絡連接和數據緩沖或者存儲設備。
兩種連接網絡的使用圖示了本發明的實施例可以在這樣的環境中運作，即計算機系統連接到一個或多個網絡上，并且這些網絡可以是不同種類的。本技術領域的熟練人員可以理解，本發明的方法可以在具有各種結構的處理系統中實施，包括多處理器環境，也可以在具有硬接線邏輯的系統中實施。本技術領域的熟練人員將認識到本發明可以在單機環境中實施，把其它類型的驅動器用來支持安全接入到可以使用的通信服務和信道上。
軟件系統常常提供幾種應用程序接口(下文稱為“API”或子程序組)實現本發明的方法。軟件結構的一般部件包括應用程序、多提供者路由器動態鏈路庫(“DLL”)以及駐留在計算機系統的存儲器中的網絡驅動器。MPR碼實現網絡API組，它是與網絡無關的，可以在協議堆棧上以較高級別由應用程序來使用，以與各種網絡接口通信。
在無線IP電話連接到PSTN的網關上的情況下，可以實現特殊的特征。大多數用戶通常習慣于與模擬陸上電話一樣的特征。這些特征包括幾個信令方面，包括用戶第一次摘下電話手機時產生的撥號音、如果所撥的號碼正在使用產生的忙音信號、如果被撥號碼沒有應答產生的一系列振鈴聲等。這些特征也可以包括重撥號、快速撥號、會議呼叫、呼叫者標識等。當LAN是無線IP電話系統時，這些特征可以在裝置中模仿，并且一般用軟件來實現。
圖6是無線IP電話系統中處理呼出的方法的流程圖。在步驟200，系統檢測用戶激勵無線IP電話的時間，例如用戶輸入目標以及激勵標有“發送”的功能鍵的時間。這等效于一般所稱的“摘機”。然而，在便攜式電話中，用戶不必從基座單元上摘下電話來激活線路，但是可以簡單地按下標有“呼叫”、“開機”、“通話”或類似記號的按鈕。然后，無線IP電話向接入點發送信號，指示它已被激發進行語音通信。
在步驟202，系統向無線站發送確認信號，產生顯示信號，指示該站正在網絡上。然而，等待裝置的確認的優點是可以進行一些“線路檢查”功能，以便如果無線信道有問題，則不向無線IP電話發送確認信號。潛在的問題包括無線IP電話在發射器/接收器的范圍之外，過載或者網絡業務禁止語音通信，或者導致服務質量低于預定閾值的其它難點。如果IP電話不能與接入點相關聯，或者丟失了這種關聯，則在顯示器上顯示“無網絡”。此外，當電話空閑但無線鏈路被阻止時，IP電話可以發出在范圍外的音調(一長音兩短音)。當IP電話有效但連接被阻止時，向用戶發出呼叫等的音調(兩短音)。在IP電話自動斷開該呼叫之前，用戶有10秒的時間來移入到網絡上的接入點的范圍內。
一旦產生的“歡迎”和有效狀態指示，用戶可以開始撥號。因此，在步驟204，系統將檢測撥號的時間，在步驟206系統把這些號碼存儲在存儲器中。
在步驟208，假設語音網關連接了，則網關向被叫電話號碼發送“振鈴”的報文。“振鈴”報文向呼叫者指示它應當在聽筒中產生一串振鈴，指示呼叫者正在嘗試與它聯系。該“振鈴”報文是如何構成的，以及如何傳送的，在很大程度上與該裝置連接的廣域網或交換電話網的類型有關。如果該裝置連接到電纜調制解調網上，則“振鈴”報文被封裝在電纜調制解調協議數據包中。
電纜調制解調協議可以在這里作了簡單的描述。在FAMM標準中，上行幀以首部開始，以尾部序列結束。首部可以是兩個序列之一。第一種是信道檢測和均衡中所用的長首部。這種首部序列以音調開始。在周期T之后，音調相位反轉。在接收器中，即使在遇到強烈的失真而不能均衡，也可以檢測到相位反轉。相位反轉起到時標的作用，指示后面發送的均衡器對準碼元的序列的開始。第二種可能的序列是快速再同步中使用的短首部。這是所選擇的調制碼元的短序列，以使接收器可以用適當的處理方法建立定時相位以及載波相位。
幀主體包含協議數據和用戶數據。該數據是加密的。其后是循環冗余校驗(CRC)字段，用于錯誤校正。如果使用了格碼調制(TCM)，則尾部跟隨，這樣，它可以在信號傳送結束之前達到已知的碼狀態。在FAMM標準中，支持0.5Mbit/s與16Mbit/s之間的數據速率。然而，本技術領域的熟練人員將認識到，也可以使用其它的電纜調制解調標準。
在步驟210，該裝置周期性地向無線IP電話發送信號，直到呼叫被連接，在目標手機的聽筒中產生“振鈴”聲。振鈴聲大多數情況模仿大家熟悉的陸上電話系統的“振鈴”聲(音色振鈴之間的、長度和時間)。振鈴一直持續，直到呼叫被連接，或者直到用戶決定按下“結束”鍵中止呼叫。
假設呼叫被連接了，IP電話利用結合圖4實施例描述的步驟把模擬語音轉換成數字數據包。
圖7是無線IP電話系統中處理呼入的方法的流程圖。在步驟250，接收到呼入“振鈴”報文，包括呼叫者的無線IP電話的“電話號碼”。術語“電話號碼”的用法在這里不僅包括傳統的PSTN電話號碼，而且還包括唯一識別用戶的其它手段，例如IP地址，或者通過使用呼叫管理代理的名字。
然后，當呼入被定路由到它時，被呼叫的IP電話根據電話被設計的任何種類的聲音“振鈴”。在步驟260，當被呼叫用戶激勵了無線IP電話上的“發送”鍵接受該呼叫時，就連接到該呼叫。如果呼叫用戶激勵了“結束”鍵，則中止接受該呼叫，該呼叫被斷開。另一方面，可以把呼叫連接到語音郵箱服務器中，記錄呼叫者的信息。
為了把數據包發送到無線通信站，數據包必須包括對應于無線通信站的標識網絡地址的地址。互聯網協議地址(IP地址)包含在數據包標頭中，是標識地址的模擬，可以用來把要利用TCP/IP協議在網絡上定路由的數據包發送到通信站。當然，當根據互聯網協議進行傳送時，可以使用IP地址。當根據其它協議，例如Novell IPX協議或X.25協議發送數據時，使用模擬網地址。
根據本發明的另一個裝置是把網絡地址提供給與其通信的特定的手機，后面跟用戶識別的標識以及僅對分配給該用戶的服務種類的授權。這一特征對于一些應用和環境特別有用，如無線手機開始時沒有被提供固定網絡地址，并且沒有用指定的用戶識別，直到完成了授權過程。這些應用在無線網絡環境中對于控制進入網絡的入口是重要的，并授權在網絡上與無線終端或電話手機關聯。由于無線網絡的通信協議一般是開放式的標準，屬于網絡接入點的范圍內未授權的用戶的可共同工作的終端或手機可以與網絡業務進行通信，或者收聽網絡業務，或者使用網絡在專用網絡設備和信道上進行通信。在使用IP協議的網絡情況下，網絡地址可以是IP地址。一般來說，雖然在較佳實施例中，網絡地址是IP地址，但是我們在下面的討論中使用術語“網絡地址”。提出的初始化和授權過程如下用戶從可以使用的幾種裝置中摘下手機，并打開。在手機的顯示器上顯示對話框，要求用戶提供PIN號或口令。在手機上輸入號碼，利用下面描述的處理把網絡地址分配給手機。然后該裝置把分配的網絡地址存儲在存儲器中(例如存儲在電話網關單元中)，并把它與共同PABX系統上的用戶個人分機號引用的用戶語音電話網絡標識或者PSTN中的電話號碼相關聯。這一存儲過程“登記”了用戶識別時使用的手機的當前IP地址。只要移動手機有效，就一直保持這樣的網絡地址記錄。
登記過程的目的是便于可以具有一種以上無線手機類型的、或者甚至幾只相同的手機的授權用戶選擇其中之一在指定時間使用。換句話說，其目的在于使任何網絡在任何時間在任何地方與任何用戶可使用的無線手機兼容。一旦用戶識別出了它自己，根據手機和分配的網絡地址，網關和網絡就能向以該特定的手機目前使用的網絡地址，向用戶發送呼入報文。由于用戶的分機號(或PSTN電話號)是固定的，所以使語音呼叫接入到該用戶的一些號碼(一般PSTN電話或IP電話上的網絡語音之一發出的)一般使用該用戶的固定分機號。共同PABX或者IP網絡上的語音將呼叫定路由到與該號碼相關聯的電話網關上，然后查找指定用戶的當前網絡地址，利用該網絡地址在以太網上，或者利用RF廣播從相應的接入點向適當的接入點發送報文。
向無線手機分配網絡地址的處理可以利用連接到該網絡上的域名服務器(DNS)或動態主機配置協議(DHCP)服務器來進行。這些服務器提供域名到網絡地址的翻譯，以及臨時把網絡地址分配給移動單元。另一方面，一組可用的網絡地址可以存儲在手機本身內部的存儲器中，取出特定的網絡地址提供給與用戶標識相關聯的用戶。
本發明的另一個特點在于在被授權和登記的無線手機上自動地提供一組與特定用戶關聯的參數設置，或者“服務類別”選項。例如，特定用戶可以有一張快速撥號表、振鈴選項，以及用戶希望實現的其它個人選項或特征，而無論該用戶是否激活了手機。這些參數設置可以與PIN號或者其它授權數據一起存儲。一旦手機獲得授權，就從內部存儲器中取出參數設置，或者自動地直接下載到手機中使用，手機的操作參數可以調節到這些設置。
雖然本發明的實施例和應用已被圖示和描述，但對于本技術領域的熟練人員顯然可以有比上述更多的改動而不脫離本發明的原理。因此，本發明并不限于這些，而是應與所附權利要求的精神一致。
權利要求
1.一種數據通信網絡，包括多個固定接入點和多個遠程移動單元，當移動單元位于接入點的預定范圍內，并正常地與這些接入點中單一接入點關聯和通信時，能與至少兩個接入點進行無線通信，一個移動單元具有一個網絡地址，該網絡地址可以從一組網絡地址中選擇，僅當這一移動單元被激活時可以使用，該數據通信網絡包含位于所述接入點之一上的處理器，用于檢測第一移動單元發送的報文，并根據該報文確定它是否被定路由到另一移動單元，或者另一通信站；以及連接到所述接入點的網關，用于在第一移動單元和所述另一通信站之間提供雙向語音通信信道。
2.如權利要求1所述的網絡，其特征在于，所述報文包括移動單元的用戶選擇的尋址模式，所述尋址模式包括IP地址、內部通信號、名字以及分機號碼。
3.如權利要求1所述的網絡，其特征在于，所述網關為H.323網關，位于與接入點相同的機座內，并直接連接到公共交換電話網上。
4.如權利要求1所述的網絡，其特征在于，所述網關能同時處理多條通信信道，它包括協議轉換器，用于把從接入點接收到的報文轉換成適于在廣域網上通信的格式，反之亦然。
5.如權利要求3所述的網絡，其特征在于，所述網關包括模擬調制解調器，用于向接入點發送數字數據或從其接收數字數據，并把它轉換成適于在公共交換電話網上傳送的形式。
6.如權利要求1所述的網絡，其特征在于，還包含具有多個通信端口的通信控制器，一組接入點中的每個接入點通過導線連接到所述通信控制器的預定端口上，使特定移動單元預定的所述控制器接收到的報文傳送到通信控制器相應的端口上，從而傳送到相關聯的接入點和第一移動單元上。
7.如權利要求1所述的網絡，其特征在于，每個移動單元使用跳頻擴展頻譜射頻通信。
8.一種電信網絡，包含無線局域網，無線局域網包括連接到有線網內的多個固定接入點和多個移動單元，每個移動單元能在其預定范圍內以數據包的形式與接入點進行通信，數據包包括目標網絡地址和電路交換網；所述電信網絡還包含移動單元，用于在用戶的子網絡上提供語音通信，包括話筒、揚聲器、鍵盤、顯示器和進行跳頻擴展頻譜通信的RF收發器；以及組合網關接入點，包括在其范圍內與移動單元進行通信的RF收發器，以及處理器，用于把移動單元的網絡定址分組語音或數據信號轉換成模擬信號，以在電路交換網絡上傳送，并把這樣的語音或數據信號在電信網絡上發送到所選擇的目標站。
9.一種無線臺式電話，能與位于有線通信網絡上的固定基站進行通信，包含包括鍵盤的便攜式機座；包括話筒和揚聲器的手機；連接所述機座和所述手機的電纜；在所述機座內的編碼解碼器，用于把所述語筒的音頻信號轉換成分組數字信號；在所述機座內的鍵盤處理器，用于把所述用戶在所述鍵盤上輸入的數據處理成與所述分組數字信號一起使用的目標網絡地址；在所述機座內的協議堆棧處理器，用于組裝一幀，該幀包括所述網絡地址以及要在無線電通信鏈路上傳送的所述數字信號；以及無線電收發器，用于把包括所述分組數字信號的幀傳送給固定基站或從其接收。
10.一種在無線局域網中使用的電信基站和移動單元，一起包含使移動單元捕獲和存儲數據的電池；基站包括(a)機架，適于在移動單元不使用時容納和保護移動單元；(b)無線電收發器，用于向移動單元發送或從其接收信號；(c)處理器，用于當移動單元被放置在機架上時，下載移動單元接收到的數據；(d)基站與公共交換電話網之間的接口，用于把下載的數據發送給所選擇的目標；以及(e)電池充電器，用于當移動單元手機被放置在機架上時對其進行充電。
11.一種處理無線通信局域網中手機在網絡中發出的呼出的方法，該方法包含下列步驟檢測用戶激活移動手機發出呼出的時間；移動手機接收用戶呼出目標的標識；向對應于所述目標的網絡站傳送振鈴信號，所述振鈴信號被設計成告知接收方有一呼叫正嘗試接入；以及向移動手機發送確認信號，所述確認信號被設計成告知用戶，用戶發出的呼叫正在嘗試連接。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含在手機中接收用戶要連接的呼叫類型的用戶指示的步驟。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含在手機中確定用戶是否正在進行網絡地址呼叫、內部通信呼叫或名字呼叫的步驟。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含在手機中接收音頻信號，并把這樣的信號轉換成IP數據包序列，然后把所述IP數據包通過無線電通信發送給基站的步驟。
15.如權利要求11所述的方法，其特征在于，這種無線電通信是在2.4GHzISM帶中的，使用擴展頻譜無線電通信。
16.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含通過基站在手機與目標站之間打開H.323對話的步驟。
17.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含通過H.323網關在模擬語音信道與移動手機之間打開語音信道的步驟。
18.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含由基站向已與基站關聯的移動站發送報文的步驟。
19.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含從目標站向呼叫被目標站中止的移動手機發送報文的步驟。
20.如權利要求11所述的方法，其特征在于，傳送步驟是這樣完成的，利用到基站的無線電通信，然后通過電路交換有線通信傳送到目標節點，然后由無線通信傳送到目標無線手機。
21.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含在目標手機接收IP數據包序列，并把這些數據包轉換成模擬語音信號的步驟。
22.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含在目標手機接收IP數據包序列，并把這些數據包轉換成文本供手機存儲和顯示的步驟。
23.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含在目標無線手機的聽筒中產生振鈴聲，指示有呼叫正嘗試接入的步驟。
24.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包含在目標無線手機中產生呼叫等待指示，以在無線手機正在使用時，指示有呼叫正嘗試接入。
25.一種處理在無線局域網中呼入的方法，該無線局域網包含移動IP電話，該方法包含下列步驟接收包括呼叫移動IP電話的IP地址的呼入振鈴報文；在被叫移動IP電話的顯示器上顯示呼叫電話的IP地址；確定被叫移動IP電話的目標用戶是否接受或中止呼入；如果目標用戶中止呼入，向呼叫移動IP電話返回呼叫被中止的報文；以及如果目標用戶接受呼入，由在呼叫移動IP電話與被叫移動IP電話之間打開H.323對話。
26.一種操作數據通信網的方法，該通信網包括多組固定接入點和連接到該接入點的網關以及多個遠程移動單元，當移動單元能位于其預定范圍內，并正與這些接入點中的單個接入點關聯時，它能與接入點中至少兩個接入點進行無線通信，每個移動單元具有一個網絡地址，該網絡地址可從一組網絡地址中選擇，并僅在該移動單元有效時由該移動單元使用，所述方法包含下列步驟(a)在網絡上的服務器計算機中存儲用戶可以使用的一組IP地址；(b)向所述第一移動單元提供該用戶的標識信息；(c)在所述第一移動單元中驗證用戶特權的有效性；(d)向所述第一移動單元分配可以使用的IP地址組中的一個IP地址；以及(e)向電話網關傳送與用戶和所述第一移動單元相關聯的分配的IP地址。
27.如權利要求26的方法，其特征在于，移動單元利用MAC地址與相關聯的接入點進行通信，利用IP網絡地址與其它移動單元進行通信。
28.一種操作數據通信網絡的方法，該數據通信網絡包括多組固定接入點和連接到接入點上的網關以及多個遠程單元，當移動單元位于其預定范圍內，并正與這些接入點中的單個接入點關聯時，它能與接入點中至少兩個接入點進行無線通信，每個移動單元具有一個網絡地址，該網絡地址可從一組網絡地址中選擇，并僅在該移動單元有效時由該移動單元使用，所述方法包含下列步驟(a)在網絡的服務器計算機中存儲用戶可以使用的一組網絡地址；(b)由第一移動單元向服務器計算機傳送網絡地址請求；(c)向所述第一移動單元分配可用的網絡地址組中的一個網絡地址；(d)由所述第一移動單元向驗證服務器提供用戶識別信息；(e)由驗證服務器驗證用戶特權的有效性，并把這種有效性傳送全所述第一移動單元；以及(f)向電話網關傳送與用戶移動單元有關的網絡地址。
29.如權利要求28所述的方法，其特征在于，還包含從服務器計算機向移動單元下載用戶專用操作參數的步驟。
30.如權利要求28所述的方法，其特征在于，還包含下列步驟把網絡地址與用戶移動單元相關聯，在所述網關上向電話網關發送用戶標識；這樣，把指向用戶并傳送給網關的語音通信翻譯成分組語音通信，并以用戶的當前網絡地址傳送給用戶。
全文摘要
一種把無線局域網與廣域網、蜂窩網或公共交換電話網接口的裝置,包括無線LAN基站或接入點和網關的功能。該接口可以包含一個或多個不同類型的網關,這些網關包括PSTN語音網關、模擬調制解調網關等。該裝置也可以包括井,被設計成接納手機或移動計算機裝置,以便當電話或裝置被放置到井內時,對電池進行充電,并自動地傳送數據。
文檔編號H04M1/253GK1272739SQ9912474
公開日2000年11月8日 申請日期1999年12月16日 優先權日1998年12月17日
發明者A·M·熱爾吶特, S·維蘇那, D·戈倫 申請人:訊寶科技公司