用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法
【專利說明】用于至無線局域網的増強型網絡換手的系統和方法
[0001]本發明專利申請是國際申請號為PCT/US2013/040979，國際申請日為2013年5月14日，進入中國國家階段的申請號為201380032050.1，名稱為“用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法”的發明專利申請的分案申請。
[0002]相關串請
[0003]本申請要求由本文的相同發明人于2012年6月19日提交的題為“Systems andMethods for Enhanced Network Handoff to Wireless Local Area Networks (用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法)”、被轉讓或有義務轉讓給同本申請相同實體的美國臨時專利申請N0.61/661，713的優先權，該臨時申請通過引用整體納入于此。
技術領域
[0004]本教導涉及用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法。本教導更具體地涉及用于管理來自在無線廣域網上操作的無線設備通過無線換手網關至無線局域網的換手事件的平臺和技術，其中該無線換手網關被配置成使該無線設備準備用于與本地連接范圍內的無線接入點快速關聯。
【背景技術】
[0005]在電信服務領域中，蜂窩承運商和其它服務提供商已經開發并部署具有穩定增加速度和穩健性的數據連網服務。智能電話和能夠進行廣域網(WWAN)連接(諸如蜂窩寬帶數據連接)的其它設備現在能例行向用戶提供范圍在每秒數百個千字節、每秒兆字節、或更多中的數據率。然而，蜂窩網絡結構上相對高速的數據服務的消耗面臨對用戶和服務提供商兩者的約束。從用戶的觀點，許多蜂窩和其它訂閱對在一月或其它時間段上的數據使用施加限額或限制，并且超過這些類型的限額或限制可招致超額成本。另外，超過數據限額還可導致所允許的數據率的暫時降級、或其它約束或效果。
[0006]從網絡服務提供商的觀點，向用戶提供相對高速的數據服務可對由該提供商操作的昂貴許可頻譜施加增加的占用負載。那些數據服務的遞送可類似地增加服務提供商的核心網上的負載，從而減少了附加語音、數據或其它用戶可用的總吞吐量。
[0007]無線局域網(WLAN)(諸如基于WiFi?的網絡)或其它網絡可通過開放路由器或公共接入點向智能電話用戶、或其它設備的用戶提供相對低成本和廣泛可用的替換數據連接。另外，不同的WiFi?實現可遞送相當于或大于通過蜂窩網絡可用的那些數據率的數據率。使用IEEE 802.1lac標準的WiFi?連接能例如，使用80MHz帶寬和兩個接收天線來達成大約每秒500兆字節的數據率。當今許多智能電話和其它設備合并有使用WWAN或WLAN類型的數據連接的能力。
[0008]然而，在運行時生成從蜂窩數據或其它WffAN連接到WiFi?或其它WLAN連接的轉換目前不是可促成或執行的容易轉換。值得注意的挑戰之一是顯著延遲可在用戶能安全地從WffAN連接移至WiFi?或類似連接之前被施加，這可中斷用戶體驗，諸如僅舉例而言，導致視頻數據流中的時滯或中斷。
[0009]網絡-網絡換手延遲的貢獻因素之一是用戶從蜂窩數據連接至WiFi?連接的發現、認證、和轉換所需的開銷，該開銷在許多情形中必須從潛在大量的WiFi?信道中選擇。在各方面，當前WiFi?實現中使用的5GHz頻帶可包括要搜索的超過20個可能信道。一旦從該信道集中標識出選定的WiFi?信道，用戶接下來另外需要被認證。認證階段可包括至認證服務器和/或其它認證站點或服務的回程話務以確保用戶被授權經由該主題WiFi?路由器或其它接入點來連接。取決于所使用的密鑰、加密、和其它技術，認證過程可招致其自身的顯著處理延遲。更進一步，一旦選定信道并完成認證，用戶的智能電話或其它無線設備通常將要求指派針對其WiFi?會話的網際協議(IP)地址，這是會施加附加處理開銷和延遲的過程。
[0010]提供用于至無線局域網的增強型網絡換手的方法和系統可能是期望的，其中無線換手網關平臺可被插入到無線網絡環境中，并且部分地通過在換手事件發生前預加載必要的設備、接入點、和網絡數據來加速和促成無線設備與WiFi?或其它網絡的關聯。
【附圖說明】
[0011]被納入說明書并構成其一部分的附圖解說了本教義的各實施例，并且與本描述一起用于解釋本教義的原理。在附圖中:
[0012]圖1解說了根據各個實施例可在用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法中使用的總體網絡環境；
[0013]圖2解說了根據各個實施例的網絡元件的示圖以及這些元件之間的呼叫流的流程圖；
[0014]圖3解說了在某些方面的數據連接換手處理的流程圖；
[0015]圖4解說了在某些進一步方面的數據連接換手處理的流程圖；
[0016]圖5解說了在某些附加方面的數據連接換手處理的流程圖；以及
[0017]圖6解說了根據各個實施例的在用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法中使用的無線換手網關中可使用的示例性硬件、軟件、和其它資源。
【具體實施方式】
[0018]本教導的各實施例涉及用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法。更為具體地，各實施例涉及能在無線網絡環境中實現的平臺和技術，在該無線網絡環境中智能電話和/或其它無線或移動設備能在連接至WWAN(諸如寬帶蜂窩網絡)時行進。無線設備能建立或維護使用例如第四代(4G)LTE(長期演進)無線網絡標準經由WffAN至網絡(諸如因特網)的數據鏈路，諸如分組數據服務。在各實現中，在轉換時，無線設備的位置或定位可被報告給引入到網絡結構中的平臺或元件并由其來跟蹤，該平臺和元件在本文被稱為“無線換手網關”。無線換手網關(或WHG)可以是或可以包括在WffAN中建立以與無線設備通信的服務器、節點、應用、和/或服務。在一些情形中，無線換手網關能同樣整體或部分地在基于云的網絡中實現。
[0019]無線換手網關能執行促成和加速從WffAN中的數據連接到至本地WLAN的數據連接的轉換的數個任務。由無線換手網關執行的那些任務之一是標識在無線設備的連接范圍內的至WLAN的一個或多個接入點。在WLAN中檢測到的接入點可以是或可以包括WiFi?路由器或其它接入點，但是也可以或改為是用于WiFi?或其它無線局域網的其它類型設備或連接。在可用時，基于智能電話或其它無線設備的位置信息檢測到接入點，無線換手網關可開始一系列操作以獲取并認證對于使無線設備從通過WWAN連接的數據鏈路轉換至通過WLAN中的選定接入點的數據鏈路連接而言將是必要的數據。
[0020]這些準備性操作可包括認證階段、信道或信令選擇、網際協議(IP)地址信息的指派、和/或將無線設備從WWAN換手至WLAN所需的其它操作。部分地通過在建立或完全激活實際連接之前獲取必要數據以及預準備或加載這些操作或數據，無線換手網關能促成換手事件，減少開銷處理和延遲，以及增加所感知的由無線設備的用戶進行的網絡-網絡切換過程的響應性。在各方面，該轉換可由用戶或無線設備對時滯或中斷有極小感知或無感知地發生。
[0021]現在將詳細參考本教導的示例性實施例，其在附圖中得以解說。在可能之處，相同附圖標記將貫穿附圖用于指代相同或類似部分。
[0022]圖1解說了根據各方面的其中用于至無線局域網的增強型網絡換手的系統和方法的總體網絡環境100。在如圖所示的各方面，無線設備102能經由無線電連接106與蜂窩網絡110通信。在各方面，無線設備102可以是或可以包括蜂窩電話、智能電話、便攜式計算機、平板設備、媒體播放器設備、全球定位系統(GPS)設備、個人數字助理(PDA)設備、膝上型計算機、和/或其它啟用網絡的、移動和/或無線設備或平臺。在各方面，無線電連接106可以是或可以包括一個或多個無線連接或信道，諸如僅舉例而言，WiMax?信道或連接、CDMA (碼分多址)信道或連接、TDMA (時分多址)信道或連接、3G、4G和/或使用LTE (長期演進)行業標準的其它信道或連接、和/或信道、連接、或通信鏈路。蜂窩網絡110可以是或可以包括，例如硬件、軟件、射頻、和/或出于支持語音通信、文本通信、寬帶數據鏈路、和/或許可頻譜或其它射頻頻帶、信道、連接或射程上的其它專有或其它服務的目的部署的其它資源或服務的集合。
[0023]根據各方面，蜂窩網絡110還可被連接至一個或多個網絡112，諸如因特網和/或其它公共或私有網絡。蜂窩網絡110可以經由光和/或其它高速連接、邊緣或核心服務器、和/或其它傳輸連接、中繼或鏈路連接至一個或多個網絡112。網絡環境100可同樣包括無線換手網關114，無線換手網關114也可經由一個或多個傳輸鏈路、和/或其它網絡、層、和/或信道連接至一個或多個網絡112。在各方面，可以注意到，無線換手網關114可同樣連接至認證服務器(AS) 120或可訪問AS 120, AS 120支持或服務無線設備102連同其它資源的認證協議和操作。可以注意到，一般在各實現中，無線換手網關114和/或其它邏輯、平臺、元件、或服務能在本文描述的平臺和技術操作期間的任何時刻訪問或對接認證服務器120以