使WLAN与无线电话网交互工作的技术 【相关申请的交叉引用】
这是要求在2002年6月20日递交的题为“TECHNIQUE FORINTERWORKING A WLAN WITH A WIRELESS TELEPHONY NETWORK”的非临时申请序列号No.10/186,022的符合35 U.S.C§119的权益的非临时申请，合并在此作为参考。
【技术领域】
本发明涉及一种使无线局域网(WLAN)与无线电话网交互工作以实现控制范例的共享的技术，所述控制范例为如与认证、授权和记帐相关的范例。
背景技术
在WLAN技术领域中的进步已经导致了相当便宜的WLAN设备的可用性，结果，这已经导致了公用可接入WLAN在停车场、咖啡屋、图书馆和类似公用设施的可用性。最近，WLAN向用户提供了接入如公司内联网等专用数据网的机会，也提供了接入如因特网等公用数据网的机会。公用可接入的WLAN几乎不提供任何类型的电话服务，即使有也是极少数，更不用说，无线电话服务。
近来，典型地，获得无线电话服务的这些需要者向这样的服务的多个提供商之一进行订阅。今天的无线电话服务提供商不仅提供语音呼叫能力，而且提供通用分组无线服务(GPRS)，由此，向用户提供了通过移动终端来交换数据分组地能力。尽管GPRS存在了多年，但是，典型地，数据传输速率不超过56千比特每秒，并且无线网络服务提供商支持该服务所引起的成本较高，使得GPRS较昂贵。
实现和操作WLAN的相对较低的成本、以及可用的高带宽(通常超过10兆比特/秒)使WLAN成为一种理想的接入机制，通过其，移动无线终端用户能够与无线电话网交换分组。不利地，如今的用于使WLAN和无线电话网交互工作(即耦合)的技术遇到了困难。例如，一种交互工作技术，已知为“松散耦合”，提出：使用通过因特网的IP链路，以在WLAN和无线电话网之间传送控制信息。该解决方案引起了以下缺点：敏感验证(认证)信息仍然趋向于可能在通过因特网的传输中被截获。
为了避免敏感数据的潜在截获的危险，另一交互工作解决方案，已知为“紧密耦合”，提出：使用租用的专用通信线路，在WLAN的网关(典型地被称为交互工作单元或IWU)和无线电话网之间传送数据和控制信息。采用租用的专用线路以每月线路租金的代价，几乎消除了截获的可能性，而极大地增加了运营成本。
另外，这样的紧密耦合引起了以下缺点：WLAN中的IWU必须模拟无线网络协议(例如，针对已经采用了3GPP标准的无线电话网的3GPP协议)。在这样的情况下，IWU必须模拟3GPP协议，以便作为3GPP无线电话网的组件出现；因此，引起了所不期望的较大的复杂性。出于该原因，松散耦合是优选的。
因此，需要一种使无线电话网和WLAN交互工作的技术，用于克服这些缺陷。
【发明内容】
简要地，根据本原理，提出了一种使WLAN和无线电话网交互工作的方法，提供对认证信息的更安全的交换，但是没有租用线路的相关成本。为了提供这样的交互工作，在无线电话网和WLAN之间建立了无线电话信道。实际上，预留通常可用于与移动终端通信的无线信道之一来通信信息，特别是WLAN和无线电话网之间的控制信息。在WLAN服务多个移动终端用户的程度上，复用来自这样的移动终端用户的信号，以产生通过无线信道传送到无线电话网的通信流。
与通过因特网来发送这样的信息相比，利用无线电话网络通信信道之一在WLAN和无线电话网之间传送控制信息，更具体地，认证信息提供了增强的安全性，同时避免了租用线路的费用。典型地，无线电话网具体实现了与通过无线信道直接在移动终端用户和无线电话网之间通信认证信息相关的安全协议。在获得直接接入无线电话网的过程中，移动终端用户必须与无线电话网交换敏感认证数据。因此，利用现有的GPRS无线信道在WLAN和无线电话网之间传送控制信息能够使用无线电话网中已经存在的接口和认证协议。
附图说明
图1示出了根据本原理与无线电话网交互工作的WLAN的方框示意图；
图2示出了与使用认证、授权和记帐(AAA)协议相关的图1所示的WLAN和无线电话网中的网元的协议栈；
图3示出了与使用RADIUS协议相关的图1所示的WLAN和无线电话网中的网元的协议栈；以及
图4示出了与使用GMM类协议相关的图1所示的WLAN和无线电话网中的网元的协议栈。
【具体实施方式】
图1示出了根据本原理与无线电话网12交互工作的无线局域网(WLAN)10的组合。如以下将更详细地讨论的，WLAN 10与无线电话网12的交互工作允许由移动终端(MT)14所代表的用户能够接入到移动电话网，以通过WLAN 10来接收通用分组无线服务(GPRS)。按照其最简单的形式，WLAN 10包括至少一个接入点(AP)16，用于与MT 14中的RF收发机(未示出)交换信息的射频(RF)收发机(未示出)嵌入其中。实际上，MT 14和AP 16中的RF收发机利用所公知的无线通信协议，例如，“蓝牙”或IEEE 802.11协议。按照该方式，MT 14，一旦处于与WLAN 10的AP 16的无线通信范围内，能够容易地发起与AP 16的通信会话，而无需关心无线通信协议的细节。实际上，AP 16具有到说明性地示为因特网的数据网17的数据连接，用于在MT 14和无线电话网10之间通信数据。
在WLAN 10内，交互工作单元(IWU)18建立与移动电话网12的链接以允许MT 14向电话网发送控制信息，以及从电话网接收控制信息以使MT 14能够接入其中。这样的控制信息将包括认证信息。根据本原理，IWU 18通过预留否则将由移动终端用户(未示出)使用的种类的GPRS无线信道20，建立与无线电话网12的链接，以便通过由无线网络控制器(RNC)22提供服务的节点21，与无线电话网直接通信。
尽管图1示作独立的设备，但是IWU 18能够作为AP 16的一部分存在。为了实现WLAN 10能够具有同时与其通信的多个移动终端的可能性，IWU 18包括复用器(未示出)，用于将来自如MT 14的每一个MT的通信信号复用为组合通信流，以便传输到无线电话网12。通过相同的令牌，IWU 18还包括解复用器(未示出)，用于将从无线电话网12中接收到的组合信号流解复用为构成信号，以便分布到与WLAN10通信的相应MT中。可以通过使用传输协议，例如，通过在无线电话网12中分配用户数据报协议(UDP)(未示出)，实现来自多个MT的信号的复用，或者可以通过使用认证协议，如之后将讨论的公知的认证、授权和记帐(AAA)协议来简单地实现该复用。
实际上，无线电话网12符合对本领域技术人员公知的针对移动无线电话网的2.5G标准或3G标准之一。根据这样的标准，无线电话网12包括服务GPRS业务节点(SGSN)23，通过端口21，与和WLAN 10的IWU 18进行通信的RNC 23交换信息。典型地，所述无线电话网12可以包括多个SGSN，但是出于简化的目的，在图1中仅出现了单个的SGSN 23。
实际上，每一个SGSN，例如SGSN 23充当无线电话网12的控制集线器。为了这个目的，每一个SGSN具有所需的基础设施(接口)和逻辑电路(通信协议)，以便不仅管理与无线电话网12直接联系的多个移动终端(未示出)，还管理通过WLAN 10与无线电话网12通信的每一个MT，例如MT 14。归属位置寄存器(HLR)24与无线电话网12中的SGSN如SGSN 23相关联，所述归属位置寄存器(HLR)24包括用于存储与每一个MT有关的信息的数据库(未示出)，包括通过WLAN 10接入无线电话网12的每一个MT(例如，MT 14)。
如图所示，每一个SGSN，例如SGSN 23，包括所需接口和协议，用于支持直接和无线电话网12进行通信的一个或多个移动终端用户(未示出)的控制信息的交换。因此，每一个SGSN，例如SGSN 23，具有处理通过如信道20的GPRS信道传送的控制信息的能力。因此，利用GPRS信道20在WLAN 10和无线电话网12之间传送控制信息并不需要添加新的接口或新协议。
实际上，WLAN 10和无线电话网12的交互工作依赖于用于通信不同类型的控制信息的不同协议。图2示出了用于通信不同类型的控制信息的不同协议。图2示出了针对与将AAA协议用作通信认证、授权和记帐信息的顶层协议相关的MT 14、AP 16、IWU 18和SGSN 23的协议栈。如图2所示，MT 14具有其顶部驻留了AAA协议的协议栈26。在AAA协议的下方驻留了信令协议，通过该信令协议，MT 14与AP 16和/或IWU 18交换信令信息。在MT 14的栈26的信令协议下方驻留了WLAN无线协议，其中MT 14利用其来进行与WLAN 10的RF通信。
AP 16具有其顶部典型地驻留了信令协议的协议栈28，所述信令协议用于实现与MT 14的信令信息的交换。在栈28的信令协议的下方驻留了有利于与MT 14的RF通信的WLAN无线协议。AP 16的协议栈28还在与WLAN无线协议的相同的层上承载以太网通信协议，以使AP16能够与IWU 18交换以太网通信。在其中AP 16和IWU 18作为分离的实体存在的图1所示的实施例中，在AP 16内的协议栈28并不包含AAA协议，由于除了将这样的信息传送到IWU 18之外，并不需要AP 16自身对来自MT 14的AAA信息执行任何操作。
IWU 18具有其顶部驻留了AAA协议的协议栈30，以使IWU 18能够与无线电话网12中的SGSN 23协商MT 14的认证和授权。紧挨在栈30的AAA协议下方驻留了用户平面，包括信令协议和UDP/IP(用户数据报协议/因特网协议)，所述UDP/IP用于格式化消息以便与无线电话网12进行交换。在接下来的下层(控制平面)，协议栈30承载了以太网协议和GPRS协议。GPRS协议使IWU 18能够与无线电话网12进行接口。
所述SGSN 23具有协议栈32，其最上层承载了AAA协议。所述协议栈32在AAA协议的下方承载了UDP/IP。在UDP/IP的下方，协议栈32承载了GPRS协议，分布在无线电话网的多个网元中。在与AAA协议的相同层上，SGSN协议栈32包括核心网AAA协议，典型地从栈中的其他协议中收集而来，以使SGSN 23能够与无线电话网12进行交互以实现授权、认证和记帐。
除了利用图2所示的AAA协议作为用于认证的顶层协议之外，还可以使用其他协议。在图3所示的一个可选的优选实施例中，MT 14协议栈26在其顶层上承载了等效接入(EA)协议，用于处理认证和信令通信。在EA协议的下方驻留了WLAN无线协议，如先前所述。图3的AP 16的协议栈28在其顶层处承载了EA协议以允许与MT 14进行接口。另外，AP 16的协议栈28的顶层包括公知的远程认证拨入用户服务(RADIUS)协议，AP 16使用其与SGSN 23进行交互。紧挨在AP 28的协议栈中的RADIUS协议的下方驻留了UDP/IP。所述WLAN协议驻留在AP 16的协议栈28中的EAP的下方，以便管理WLAN无线通信。所述以太网协议驻留在协议栈28中与WLAN协议相同的层上，用于使AP16能够管理与IWU 18的以太网通信。
图3的IWU 18具有协议栈30，所述协议栈30在其顶层上承载了UDP/IP，用于处理AP 16和SGSN 23之间的信令型通信。在IWU 18的协议栈30中的UDP/IP的下方驻留了以太网协议，用于使IWU能够管理与AP 16的分组的以太网通信。
图3的SGSN 23具有协议栈32，在其顶部驻留了RADIUS协议，用于处理与AP 16的接入认证。在协议栈32的RADIUS协议的下方是UDP/IP协议。在RADIUS协议的下方还驻留了GPRS接口协议，通过其，SGSN 23管理图1的无线网络12的GPRS功能。
图4示出了使用GMM类协议作为用于认证的顶层协议。如图4所示，MT 14的协议栈26在顶层承载了GMM类协议，以使MT 14能够将认证信息传送到SGSN 23，而无需由AP 16或IWU 18干预。在MT 14的协议栈26的GMM类协议的下方驻留了信令协议，以使MT能够与IWU18交换信令信息。在协议栈26的信令协议的下方是如先前所述的WLAN无线协议。
AP 16具有协议栈28，所述协议栈28在其顶层处包含WLAN无线协议，用于管理WLAN 10和MT 14之间的无线通信。AP 16的协议栈28还包含以太网协议，用于使AP能够通过以太网格式的信号与IWU 18进行通信。注意，图4所示的AP 16的协议栈28缺少GMM类协议和信令协议，这是由于在该说明性示例中，将来自MT 14的认证信息传送到SGSN 23中，而无需由AP 16或IWU 18进行处理。
IWU协议栈30在其顶层上具有信令协议和UDP/IP协议，以便于MT 14和SGSN 23之间的信令信息的通信。在信令和UDP/IP协议的下方，如所讨论的，IWU协议栈30承载了以太网协议和GPRS协议。
SGSN协议栈32在其最顶层上承载了GMM类协议，以便于与MT 14交换认证信息。在GMM类协议的下方，所述SGSN协议栈32包含UDP/IP和GPRS协议、以及GPRS接口协议栈。
前面描述了使WLAN与无线电话网交互工作的技术，通过GPRS信道提供其间的紧密耦合，从而获得可与租用线路连接相比的安全性，而没有相关的成本。