CN110463281A

CN110463281A - 接入网络选择

Info

Publication number: CN110463281A
Application number: CN201880021005.9A
Authority: CN
Inventors: M·奎瓦斯·拉米雷斯
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-11-15
Also published as: US11974218B2; EP3603209A1; US20200100175A1; WO2018178241A1

Abstract

操作无线路由装置以控制由连接至无线路由装置的无线局域网(WLAN)的移动装置接入到语音通信服务的方法，移动装置具有蜂窝网络接口和非蜂窝无线网络接口，该方法包括：标识从移动装置到蜂窝网络的蜂窝网络网关的用于接入语音通信服务的请求；在将请求转发至蜂窝网络网关之前执行包括以下的处理：计算移动装置与蜂窝网络网关之间的用于接入语音通信服务的非蜂窝无线链路的质量分数；向移动装置请求观测到的网络信息；及比较非蜂窝无线网络链路的质量与由移动装置观测到的至少一个另选网络的相应质量；及如果非蜂窝无线网络链路的质量高于可用另选网络的质量，则允许请求前进至蜂窝网络网关；如果另选网络中的至少一个的质量高于非蜂窝无线网络链路的质量，则拒绝语音服务请求。

Description

接入网络选择

技术领域

本发明涉及无线数据网络，并且特别涉及用于管理语音服务接入的方法。

背景技术

蜂窝网络

蜂窝数据网络向诸如移动电话和具有蜂窝网络接口的智能手机的移动装置提供数据连接。

所述网络由用于处理控制面功能和数据分组路由的网络核心和遍布该移动网络的覆盖范围定位的宏小区基站的无线接入网络(RAN)形成，该无线接入网络与诸如移动电话和智能手机装置的订户用户实体(UE)进行无线通信。蜂窝网络架构的示例是长期演进(LTE)。与在电路交换语音平台之上提供分组交换数据服务的旧第二代(2G)和第三代(3G)蜂窝网络不同，LTE是不支持传统语音呼叫平台的全分组交换数据网络架构。

LTE语音(VoLTE)是由与蜂窝网络相关联的互联网多媒体服务(IMS)中的应用服务器托管的语音服务(MMTel)所提供的分组交换语音服务。语音数据作为具有与等待时间(latency)和时延(delay)相关的严格服务质量参数的一组数据分组，经由LTE网络承载于UE与语音服务之间。VoLTE旨在减少对传统蜂窝电路交换回退(CSFB)和IP语音服务的依赖。这将减少运营开销，并且可以允许关闭传统2G和3G平台的部分。

WLAN

根据电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准系列(通常称为Wi-Fi^TM)操作的无线局域网(WLAN)在许多用户位置是常见的，并且在小地理范围内提供数据连接。通常，无线局域网是由无线接入点生成的，该无线接入点还充当连接至WLAN的Wi-Fi客户端装置(例如，智能手机、平板电脑)与经由有线接口连接的本地装置(电视机、网络连接存储部)之间的分组路由接口。无线接入点服务于本地网络装置，并且通常与诸如调制解调器的外部网络接口共同定位或者集成，用于经由互联网服务提供商的核心网络向诸如互联网的外部网络提供“宽带”回程链路。

示例用户房屋宽带技术包括基于有线电缆数据服务接口规范(DOCSIS)架构的数字用户线(xDSL)铜/光纤和电缆。

贯穿本说明书，将这种组合的无线接入点、路由以及调制解调器装置称为集线器。

VoLTE/VoWiFi

蜂窝信号强度根据离发射器的距离而变化，但也由于存在障碍物和干扰源而变化。在建筑物或其它封闭区域中，可以衰减蜂窝信号，致使数据通信不可行。这些类型的位置有时被称为覆盖间隙。

由于在蜂窝覆盖可能局部较弱的许多室内区域中普遍存在WLAN，因此通常使用Wi-Fi分流将UE分组数据传输到蜂窝网络中。多个网络运营商还部署了Wi-Fi语音(VoWiFi)或Wi-Fi呼叫服务，作为Wi-Fi分流概念对语音数据的扩展。在VoWiFi中，UE中的语音拨号客户端链接至在VoLTE中使用的相同MMTel语音服务，因此VoWiFi可以被视为UE与IMS中的语音服务之间的另选数据路径。具体地，由UE针对VoWiFi使用的WLAN被视为针对LTE网络的非3GPP接入网络。使用标准电话客户端软件发出和接收语音呼叫，并且向蜂窝网络核心的公共可接入网络网关隧道传送携带语音数据的数据分组和从蜂窝网络核心的公共可接入网络网关(称为演进分组数据网关(ePDG))隧道传送携带语音数据的数据分组。

VoWiFi将蜂窝网络范围扩展到蜂窝信号传统上较弱的室内位置，并且在移动装置移动到室外位置时还允许切换至正常VoLTE或传统语音服务。

VoLTE和VoWiFi可用于具有蜂窝网络接口和用于数据连接的WLAN接口的诸如智能手机的UE。在常规系统中，UE具有接入网络选择策略，该接入网络选择策略可以在装置上配置为优先通过蜂窝网络连接至WLAN网络，反之亦然(即，优选通过WLAN进行蜂窝接入)。类似地，UE可以基于WLAN和/或蜂窝接入网络的可用性来决定是连接至VoLTE还是VoWiFi以用于语音服务。如果WLAN可用并且WLAN已经被设定为优选接入，则UE将通过建立到用户蜂窝网络的ePDG的安全通信隧道来尝试连接至VoWiFi服务。一旦建立，移动装置就将与IMS中的MMTel语音服务建立会话以实现VoWiFi。

蜂窝网络运营商认为这种行为是有利的，因为它将来自其蜂窝网络的无线接入网络的通信量分流到非3GPP网络上，从而释放网络资源。

然而，UE中的这种简单的接入网络选择行为可能导致质量差的呼叫，或者因UE的假设而错过的呼叫是因为WLAN和VoWiFi链路总是比蜂窝环境更稳定和更高性能。

如果所选网络因其它问题中的拥塞而不合适，则VoWiFi服务可能遭受体验质量(QoE)的问题。为语音服务选择最佳接入网络的常规机制主要基于以静态策略或从网络接收的基本动态信息(例如，Wi-Fi信号强度)为基础的装置决定，但是可见性受限于装置可用的信息以及已经在每种特定装置类型上实现的机制(即，取决于装置制造商实现)。

本发明的实施方式涉及这些问题。

发明内容

在一个方面，实施方式提供了一种操作无线路由装置以控制由连接至无线路由装置的无线局域网(WLAN)的移动装置接入到语音通信服务的方法，所述移动装置具有蜂窝网络接口和非蜂窝无线网络接口，所述方法包括以下步骤：识别从所述移动装置到蜂窝网络的蜂窝网络网关的用于接入所述语音通信服务的请求；在将所述请求转发至所述蜂窝网络网关之前执行包括以下的处理：计算用于接入所述语音通信服务、所述移动装置与所述蜂窝网络网关之间的非蜂窝无线链路的质量分数；向所述移动装置请求观测到的网络信息；以及比较所述非蜂窝无线网络链路的质量与由所述移动装置观测到的至少一个另选网络的相应质量；以及如果所述非蜂窝无线网络链路的质量高于可用另选网络的质量，则允许所述请求前进至所述蜂窝网络网关；如果所述另选网络中的至少一个的质量高于所述非蜂窝无线网络链路的质量，则拒绝所述语音服务请求。

在另一方面，实施方式提供了一种用于控制由具有蜂窝网络接口和非蜂窝无线网络接口的移动装置接入到与蜂窝网络相关联的语音通信服务的设备，所述设备包括：无线接口，所述无线接口用于生成无线局域网；广域网接口，所述广域网接口与所述蜂窝网络的蜂窝网络网关通信；用于识别从所述移动装置到所述蜂窝网络的所述蜂窝网络网关的用于接入所述语音通信服务的请求的装置；用于计算用于接入所述语音通信服务的、所述移动装置与所述蜂窝网络网关之间的非蜂窝无线网络链路的质量分数的装置；用于向所述移动装置请求观测到的网络信息的装置；以及用于比较所述非蜂窝无线网络链路的质量与由所述移动装置观测到的至少一个另选网络的相应质量的装置；以及用于根据所述比较装置的结果来控制接入的装置，所述装置在工作上能够：如果所述非蜂窝无线网络链路的质量高于所述至少一个另选网络的质量，则允许所述移动装置请求前进至所述蜂窝网络网关；而如果所述另选网络中的至少一个的质量高于所述非蜂窝无线网络链路的质量，则拒绝所述语音服务请求。

附图说明

下面，借助于附图对本发明的实施方式进行描述，其中：

图1示意性地示出了根据第一实施方式的电信系统的概况；

图2示意性地示出了根据第一实施方式的无线路由装置的功能组件；

图3是示出第一实施方式中的无线路由装置和用户实体执行的总体处理步骤的流程图；

图4是更详细地示出图3的步骤s5的处理的流程图；

图5是更详细地示出图3的步骤s11的处理的流程图；

图6示意性地示出了第一实施方式中的图1所示的UE的功能组件；

图7是示出UE的操作的流程图；

图8示意性地示出了根据第二实施方式的电信系统的概况；

图9示意性地示出了图8中所示的ePDG的功能组件；以及

图10是示出第二实施方式中的ePDG的处理的流程图。

具体实施方式

系统概述

图1示出了根据第一实施方式的电信通信系统1中的主要组件的概况。系统1具有几个功能子系统：

长期演进(LTE)蜂窝网络3基础设施；

非蜂窝网络基础设施5，包括本地网络和互联网服务提供商(ISP)架构；以及

IP多媒体子系统(IMS)7。

与旧电路交换网络相比，LTE蜂窝网络3提供被称为用户实体(UE)的蜂窝网络客户端装置，诸如具有使用分组交换IP网络的数据和语音服务的移动电话9。LTE蜂窝网络3包括网络核心11和由eNodeB 13形成的无线接入网络，用于将网络核心11中的服务和资源连接至UE 9。网络核心11包含控制功能，诸如多媒体移动实体(MME)31、归属用户服务器(HSS)33以及策略配置规则功能(PCRF)35。为了将数据分组路由进和路由出网络核心，存在连接至eNodeB 13的多个服务网关(SGW)37和连接至诸如互联网23和IMS 7的外部资源的分组网关(PGW)39。

IMS 7是为所有网络提供统一服务架构的IP数据网络。即使接入网络可能不同，也可以在单个控制/服务层上提供多个服务。因此，IMS 7减少了对在数据服务/应用中复制的需求。VoLTE语音呼叫服务和VoWiFi语音呼叫服务托管在IMS 7内的应用服务器15中，在该实施方式中，应用服务器15是由称为多媒体电话服务(MMTel)的服务来提供的。

非蜂窝网络基础设施5包括位于用户房屋(例如用户的家)中的无线接入点/调制解调器路由器装置17(以下称为集线器)，其根据IEEE 802.11标准系列(在该实施方式中802.11ac)生成无线局域网(WLAN)19，以允许与UE 9并且还与仅WLAN的装置(诸如计算机10)进行通信。对于外部网络接入，集线器17与互联网服务提供商(ISP)21通信，互联网服务提供商(ISP)21通过诸如互联网23的广域网将数据路由至外部服务器和用户。

由于LTE蜂窝网络3允许UE 9经由诸如WLAN 19的非蜂窝网络接入网络核心11服务的能力，LTE蜂窝网络3还包括演进分组数据网关(ePDG)25，该演进分组数据网关25充当与不受信任第三代合作伙伴计划(3GPP)系统上的UE 9的安全数据隧道的终止点(在这种情况下使用IP安全(IPSec)协议)。这允许将UE数据路由到EPC网络核心11中以在LTE蜂窝网络3和IMS 7网络内进行处理。

UE 9具有分别用于接入非蜂窝网络基础设施和LTE蜂窝网络的WLAN无线接口和LTE无线接口，并且UE 9支持VoLTE、VoWiFi以及CSFB语音呼叫。为了突出UE 9与其它所连接的WLAN装置10之间的区别，计算机10仅具有WLAN接口，因此只能接入集线器17的WLAN 19而不能接入蜂窝网络3，因为该计算机10不具有能够发送和接收LTE信号的接口。

UE使用WLAN和LTE接口的行为

如上所述，UE 9具有WLAN接口和LTE接口，并且能够进行VoLTE呼叫处理和VoWiFi呼叫处理。由于LTE网络的eNodeB 13具有比WLAN 19更大的地理覆盖范围，因此在大多数区域中，UE将连接至LTE网络3并将使用VoLTE。

然而，当UE处于如图1所示的WLAN 19的范围内时，连接范围存在交叠，并且UE 9可以使用蜂窝接口或者WLAN接口连接至数据服务。典型的默认UE策略是优选WLAN连接。因此，当UE连接至LTE网络并且该UE检测到已知WLAN时，该UE将尝试使用WLAN进行数据服务。

因此，在检测到已知WLAN时，UE 9将启用其WLAN接口并禁用其蜂窝接口，从而导致任何现有蜂窝服务也断开。这种改变对于UE的用户通常是透明的，因为这对诸如文件传递和web浏览的服务的操作几乎没有影响。然而，优选WLAN到蜂窝数据接口的一般UE策略可能对使用VoWiFi而不是VoLTE的语音服务的用户的体验质量产生影响。

在第一实施方式中，Wi-Fi接入点代表UE基于与可用的另选网络的存在和连接质量有关的任何可用信息执行网络选择决定，以便将UE引导到提供到语音服务的最佳路径的网络。特别是，即使能经由Wi-Fi接入点获得VoWiFi，如果认为VoWiFi连接的质量不足以提供语音接入，那么可以将连接引导至VoLTE。

集线器

图2示出了第一实施方式中的集线器17的内部组件。

集线器17包含用于与各种类型的网络装置通信的多个网络接口。对于无线本地装置，存在无线局域网(WLAN)接口31，该接口31用于使用诸如被称为Wi-Fi的IEEE 802.11无线LAN标准系列的无线协议与无线装置进行通信。在该实施方式中，WLAN接口31符合用于WLAN操作的802.11ac Wi-Fi标准。对于有线LAN装置，存在符合IEEE 802.3标准的以太网接口33。

为了连接至互联网服务提供商(ISP)，集线器17具有广域网(WAN)接口35，在该实施方式中，该WAN接口是符合数字用户线(xDSL)标准系列的调制解调器，诸如超高速DSL(VDSL)调制解调器。

集线器17还包含中央处理器和存储器(未示出)。该存储器包含计算机程序代码，该计算机程序代码在由该处理器执行时定义了下面描述的许多软件功能单元。

集线器17包含分组路由功能37，其负责管理三个接口31、33、35之间的数据分组流。分组路由功能37处理在这三个接口31、33、35上接收的传入分组的头部，并且确定在何处发送分组以便向前递送至预期分组目的地。分组路由功能37还将包括诸如网络地址转换(NAT)的功能，该功能用于在本地接口31、33与WAN接口35之间引导分组。

集线器17包含VoWiFi监测功能39，该VoWiFi监测功能负责确定是否应当允许UE使用由其蜂窝网络提供商提供的VoWiFi服务。VoWiFi监测功能39被配置成处理来自UE 9的VoWiFi服务的请求，并且根据与另选网络的存在有关的VoWiFi网络要求的评估来允许或拒绝登记请求。

以这种方式，集线器17充当请求VoWiFi的装置的准入控制器，并且根据VoWiFi会话是否是最合适的网络选择性地允许对VoWiFi的接入。

VoWiFi监测功能39具有VoWiFi请求检测功能41、准入控制决定功能43、策略数据库45以及网络装置状态查询功能47。

VoWiFi请求检测功能41链接至WLAN控制器31并且还链接至ePDG公共地址存储部51以及所连接的客户端列表49。VoWiFi请求检测功能41被配置成监测在WLAN接口31与WAN接口35之间行进的数据。特别地，该功能正在寻找指向与UE 9相关联的蜂窝网络的ePDG 25的通信量。

VoWiFi请求检测功能41处理穿过集线器的数据分组流，以识别发往用于该UE 9的蜂窝网络的ePDG的IP地址的数据分组的子集。

一旦检测到新请求，准入控制决定功能43就被通知并且在工作上能够确定是否应当允许针对VoWiFi的请求。准入控制决定功能43首先向网络装置状态查询47通知UE 9的地址。

网络装置状态查询功能47执行两个处理，首先，指示所识别的UE扫描经由该UE的Wi-Fi和蜂窝网络接口存在的任何可用网络。除了可用网络列表，性能指标还包括在UE的响应中。

一旦被得到，准入控制决定功能43就结合预先存储在策略数据库45中的阈值来处理该性能指标，以确定每个检测到的网络的质量。在处理之后，如果VoWiFi链路被认为是最合适的可用网络，则将VoWiFi请求转发至ePDG，使得可以以常规方式建立VoWiFi会话。

然而，如果VoWiFi路径的性能低于另选检测到的WLAN或蜂窝网络，则拒绝该请求，并且准入控制决定功能43将向UE发送消息，向该UE通知最合适网络的身份。

响应于该通知，UE将启动到推荐网络的连接。

系统的总体操作

图3示出了由第一实施方式中的各种组件执行的总体步骤的流程图。

该处理在UE 9处开始。在步骤s1中，如常规一样，当移动装置的WLAN控制器启用并检测到WLAN的存在时，UE的现有接入网络选择机制将选择Wi-Fi作为优选无线接入网络(RAN)并启动到WLAN的连接。

在步骤s3中，一旦UE与WLAN关联并认证，UE就通过向ePDG发送请求来启动到VoWiFi服务的登记，以便根据IP安全(IPSec)标准建立到蜂窝网络核心11中的安全数据隧道。

根据第一实施方式，无线接入点的VoWiFi请求检测功能41被配置成检测包含从移动装置到ePDG的IPSec请求的初始消息。在步骤s5中，一旦检测到请求，无线接入点就延迟将IPSec请求转发至目的地ePDG，直到该无线接入点确定了另选接入是否适合VoWiFi服务为止。

在步骤s7中，无线接入点的网络装置状态查询功能47与移动装置上的客户端通信。发送请求以询问移动装置的附加信息，特别是识别移动装置可见的任何其它无线网络(蜂窝和/或非蜂窝Wi-Fi网络)。

在步骤s9中，UE扫描另选网络(蜂窝网络和WLAN)并利用至少包括网络标识符和观测到的信号强度信息的任何另选网络信息来响应集线器。

在步骤s11中，集线器的准入控制决定功能43评估观测到的可用网络的质量。下面将提供该步骤的更多细节。

在步骤s13中，对经由当前WLAN的VoWiFi链路的质量和最佳另选网络的质量进行比较。

如果VoWiFi链路的质量分数高于或等于蜂窝网络分数，则在步骤sl5中，将IPSec请求转发至ePDG，以便移动装置可以登记VoWiFi服务。

然而，如果确定蜂窝信号的质量高于VoWiFi链路的质量分数，则在步骤sl7中，准入控制功能将选择蜂窝网络，因此丢弃IPSec请求。这将导致UE假设当在超时时段之前没有接收到IPSec响应时VoWiFi不可用。

而且，准入控制功能将提供在质量评估中使用的所推荐另选网络的身份，作为要被UE用于语音服务的网络。将包含另选网络的身份的消息从准入控制功能发送至在UE上运行的客户端。

一旦UE接收到所述通知连同IPSec请求的超时，就将UE配置成连接至所推荐的网络以用于语音服务。

现在将描述图3中的操作步骤的进一步细节。

步骤s5-VoWiFi请求检测

图4是更详细地示出步骤s5的处理的流程图。

在该实施方式中，集线器中的VoWiFi请求检测功能41被配置成使用IP流检测来检测来自UE的用于连接至与该UE相关联的ePDG的新请求的提交。

在步骤s21中，VoWiFi请求检测功能41接入与在集线器的区域内可用的蜂窝网络相对应的ePDG IP地址的预先存储列表。ePDG是蜂窝网络的边缘网关，其允许不受信任3GPP网络上的装置接入蜂窝核心网络服务和资源，诸如驻留在IMS上的MMTel语音服务。因此，ePDG能够公共地接入位于公共网络(诸如互联网)上的装置。

一旦加载了所述列表，在步骤s23中，VoWiFi请求检测功能41监测从集线器的WLAN接口接收到的传入分组，以监听连接至该集线器的WLAN的UE与已知ePDG之间的新IP流会话。这是通过分析传入IP分组的头部中的源地址和目标地址来实现的。当在步骤s25中从UE接收到新分组时，VoWiFi请求检测功能检查以查看分组头部中的目的地字段是否发往已知ePDG地址。

如果所述分组未发往ePDG，则ePDG检测处理结束，并且将所述分组正常路由至其目的地。

如果所述测试确定所述分组被发往已知ePDG IP地址，则在步骤s27中，VoWiFi请求检测功能接下来检查现有VoWiFi客户端列表49，以确定所述分组是否是已经被记录为现有VoWiFi会话的现有IP流的一部分。如果所述分组确实对应于到ePDG的现有VoWiFi IP流，则处理结束，并且所述分组像往常一样被转发。然而，如果所述分组确实与VoWiFi的新IP流有关，则在步骤s29中，无线接入点阻止所述分组，并且在步骤s31，通知VoWiFi准入控制功能需要第一实施方式的用于确定最佳无线接入网络的处理，然后处理移动至步骤s7。

在步骤s7中，如图3所示，集线器请求来自UE的另选网络信息。在已经描述了集线器的总体处理之后，将讨论与UE的交互来提供这样的信息。

步骤s9-接收来自UE的回复

在该实施方式中，UE将以与蜂窝切换期间发送至蜂窝网络eNodeB的响应类似的方式，利用一组可用网络进行响应。

下面对UE响应的示例进行阐述。

示例1。返回许多不同另选网络，包括：LTE网络、Wi-Fi网络以及可以使用CSFB来提供语音服务的传统3G网络。

检测到的网络	信号强度(dBm)	频率(Mhz)
			LTE 1	-77	800
LTE 2	-80	3200
			Wi-Fi 1	-30	2412(2.4GHz Wi-Fi信道1)
HSPA	-70	1900

示例2。没有检测到其它另选网络。

检测到的网络	信号强度(dBm)	频率(Mhz)
			-	-	-

示例3。定位了低信号强度另选网络。

检测到的网络	信号强度(dBm)	频率(Mhz)
			LTE 1	-120	2600

一旦UE已经向来自网络装置状态查询功能47的查询回复了观测到的网络的列表以及关于那些网络的任何测得的指标数据，准入控制决定功能43就处理所收集的数据以确定是否允许连接至VoWiFi。

步骤s11-确定本地网络和另选网络的性能

图5是更详细地示出步骤s11的处理的流程图。

如上所述，UE与IMS语音服务之间的VoWiFi链路是由几个单独网络形成的。即，UE与集线器之间的本地WLAN、集线器与ePDG之间的公共网络宽带链路以及ePDG与IMS之间的专用蜂窝网络链路。为了评估VoWiFi链路的质量，准入控制功能43获得这些组件链路中的两个(即，WLAN部分和宽带部分)的性能指标，以导出VoWiFi链路的质量。在该实施方式中，假定蜂窝网络核心11不会对VoWiFi服务进行性能限制。

在步骤s41中，准入控制功能43通过将WLAN的当前状态与存储在策略数据库45中的一组阈值进行比较来确定WLAN链路质量。基于例如所连接的WLAN装置的数量和WLAN的当前吞吐量来确定WLAN的负载。例如，如果集线器不具有任何活动数据会话，则WLAN的质量被认为是高的。另选地，如果存在多个高清视频流会话或文件传递，则所述质量被认为是低的。

一旦测量了WLAN性能，在步骤s43中，准入控制功能43通过向宽带网络或互联网的服务器发送一系列ping请求来确定宽带链路的当前性能。在该实施方式中，ping请求由UE发送到ePDG。响应分组将提供有关在链路上经历的时延、抖动以及分组丢失。将这些指标与存储在策略数据库45中的相应阈值进行比较，以确定宽带链路是否足以承载VoWiFi会话。

在步骤s45中，准入控制功能确定经由集线器建立的当前VoWiFi会话数是否高于阈值。例如，网络运营商策略定义三个活动VoWiFi会话的阈值数量。

在步骤s47中，将来自WLAN链路、宽带链路以及VoWiFi会话测试的信息相结合并映射至质量分数，以反映到ePDG的WLAN和宽带链路承载VoWiFi呼叫的能力。特别是，VoWiFi链路中的性能最差方面将被识别为速率限制步骤。通常，如果WLAN链路和宽带链路都在按高水平执行，那么最终质量分数会很高。然而，如果WLAN链路负载较轻但宽带链路出现拥塞，则最终分数将很低，以反映由宽带链路施加的瓶颈。另选地，如果宽带链路正在良好地执行但WLAN链路拥塞，则最终分数也很低，这次反映了WLAN的瓶颈。

步骤s41至步骤s47允许准入控制功能确定关于本地环境支持VoWiFi会话的能力的信息。然而，所述集线器不能确定关于UE的环境的信息，因为UE处于不同位置并且不具有蜂窝网络接口。

因此，在步骤s49中，从网络装置状态查询功能检索关于移动装置可见的另选网络的信息，并且在步骤s51中，为检测到的网络中的每个导出质量分数。

使用适合于每种无线接入网络技术的相应转换表来导出该质量分数。

下面示出了针对LTE网络、HSPA网络以及Wi-Fi网络的示例信号强度到质量转换表。

将映射应用至示例表1中示出的检测到的另选网络：

网络	信号强度	质量
			LTE 1	-77dBm	4
LTE 2	-80dBm	4
			Wi-Fi 1	-30dBm	4
HSPA	-70dBm	3

在转换后，选择具有最高分数的另选网络，并且处理返回到步骤s13，其中将WLAN/宽带链路的质量与所选择的另选网络的质量进行比较。在上面的示例扫描1的情况下，选择LTE1作为另选网络候选，因为尽管LTE1被映射至相同的质量分数，但该LTE1具有稍高的信号强度。

返回至图3中的步骤s13。在该示例中，VoWiFi链路被指派了分数4，并且另选网络分数也是4。

因此，处理进行至步骤s15，因为VoWiFi链路分数与所述另选网络分数相同，因此切换成所述另选网络将没有益处。

在步骤s15中，将来自UE的IPSec请求转发至ePDG，使得UE可以登记VoWiFi。VoWiFi客户端列表还利用现有VoWiFi会话的新条目进行更新，并且处理结束。

然而，如果在VoWiFi链路段中的至少一个中检测到问题，则在步骤sl3中，将选择另选网络LTE1作为更高性能的网络。在步骤sl7中，在集线器内将丢弃来自UE的IPSec请求，并且将用于LTE1的网络标识符提供给UE。

一旦UE接收到该网络标识符，该UE将与WLAN取消关联并连接至LTE1的eNodeB并使用VoLTE连接至语音服务。

提供另选网络信息的UE操作

返回至图3，将参照图6对集线器与UE之间的早期交互进行描述。

图6示意性地示出了根据第一实施方式的UE的功能组件。

当通过UE处理器执行存储在数据存储部上的计算机代码指令时，可以将UE 9视为许多不同功能。在用户级，应用和服务61为最终用户提供语音和数据功能。电话拨号器应用63被示出为语音服务的示例。其它app包括web浏览器、摄像机、GPS应用以及VoIP服务。

操作系统65提供用于应用61的环境，并且还负责从UE9的任何硬件(诸如屏幕、罗盘、键盘/用户输入等(未显示))的细节中抽象软件。

为了与外部资源的数据交换，连接管理器67(在该实施方式中，该连接管理器是OS65的一部分)管理许多数据网络接口以与外部资源进行通信。连接管理器67连接至蜂窝网络接口69(在这种情况下为LTE调制解调器69)，并且还连接至Wi-FiWLAN接口71(在这种情况下符合IEEE 802.11ac)。

连接管理器67负责管理到所连接的接口的接入，使得使用恰当接口来传输由应用和服务生成的数据和发往应用和服务的数据。这样，所述应用不需要知道使用哪个数据接口，这些应用仅需要知道数据连接是否可用。

LTE调制解调器69与LTE网络3的eNodeB 13通信以接入诸如MMTel服务的资源。

WiFi接口71经由通过集线器17生成的WLAN 19与集线器17通信。

因此，LTE调制解调器69和WiFi接口71提供相应的数据链路，以用于承载由在UE 9上运行的应用生成的数据分组。在语音服务的背景下，当语音数据经由LTE调制解调器69和eNodeB 13的蜂窝无线接入网络行进时使用VoLTE，而当语音数据经由Wi-Fi接口71、WLAN19、集线器17以及包括ISP 21和互联网23的宽带网络行进至ePDG 25时使用VoWiFi。

无线通信的优点之一是UE移动性。eNodeB 13的位置和集线器17的位置通常是固定的，但是UE可以在限定的范围内移动并且仍然保持与相应网络接入的连接。

而且，在LTE中，当UE参与语音呼叫会话并且还远离服务eNodeB 13时，服务eNodeB将执行切换过程以选择位于更好的地理位置的另一个eNodeB 13来服务UE。作为该处理的一部分，服务eNodeB将向UE请求针对频率内载波、频率间载波以及RAT间(无线接入技术)载波的测量报告。该信息由UE生成并存储在测量报告存储部73中，以便传输至服务小区。基于测量报告中的信息，服务eNodeB将识别并选择新切换eNodeB以在其新位置服务UE。

与此相反，传统上，Wi-Fi通常依赖于受客户端支配的切换处理。当UE连接至无线接入点(AP)的WLAN或者诸如集线器的组合无线接入点装置时，UE使用接收信号强度指示符(RSSI)指标来监测无线连接的信号强度。当连接降低到阈值强度之下时，UE发出探测分组以发现新的周围AP。使用来自周围AP的任何探测响应来选择切换AP，通常是具有最高信号强度的切换AP。

一旦被选择，UE就与所选AP相关联并进行认证。

为了改进切换过程，IEEE 802.11k标准定义了AP辅助漫游方法，其中AP可以扫描邻近AP并将该邻居报告发送至所连接的UE以帮助它们的切换决定。

当UE连接至AP WLAN时，AP监测针对UE的连接信号强度。当信号强度降低到某个阈值之下时，这表示UE正在移动离开UE，或者存在干扰源以扰乱连接。

AP将向UE发送控制消息，作为可能需要切换的警告，并且作为响应，UE可以请求邻居报告并使用邻居AP信息作为切换决定的基础。

在该实施方式中，该邻居报告扫描和可用性被应用于UE。

响应于步骤s7的UE操作-从UE请求另选网络信息

集线器17的网络状态功能49被配置成使用根据IEEE 802.11k协议的修改版本操作的消息交换处理与在UE 9上运行的修改后的802.11k客户端75通信。

除了按照802.11k请求有关邻近Wi-Fi网络的信息外，集线器还请求由UE观测到的有关蜂窝网络的信息，诸如无线接入技术、频带以及信号强度。

修改后的802.11k客户端75在标准802.11k UE客户端上提供多个附加功能。

在标准802.11k客户端中，客户端从AP请求邻居报告。修改后的802.11k客户端75生成邻居报告以记录周围AP的存在，并且还允许生成的邻居报告沿相反方向流动，即，从客户端向AP/集线器流动。

而且，连接管理器67链接至修改后的802.11k客户端和蜂窝接口69上的测量报告73，以使邻居报告还包括范围内的蜂窝网络。

图7是示出UE响应于请求关于UE 9当前可见的所有邻居蜂窝网络和Wi-Fi网络的信息的动作帧的处理的流程图。

在步骤s61中，WiFi接口71识别与802.11k请求有关的动作帧。如果接收到这样的帧，则通知修改后的802.11k客户端75，并且在步骤s63中，以与在802.11k集线器中的处理类似的方式生成周围WLAN的邻居报告。

为了包括关于蜂窝网络的信息，在步骤s65中，修改后的802.11k客户端75向连接管理器67通知已经接收到请求。

在步骤s67中，连接管理器69与蜂窝接口69通信，并且在测量报告73中检索关于任何观测到的蜂窝网络的信息，包括由UE观测到的无线接入技术、频带以及信号强度。在步骤s69中，连接管理器69将检索到的信息转发至修改后的802.11k客户端。

在步骤s71中，修改后的802.11k客户端75将蜂窝网络测量报告73信息与生成的邻居报告合并，并且在步骤s73中响应网络状态信息请求器47并且处理结束。

UE的处理为集线器提供另选网络信息。这使得集线器能够评估当前连接的相对质量以及经由其它网络的可能连接，以便确定是否允许UE对VoWiFi的请求或者另选网络是否更适合于承载语音服务。

第二实施方式

在第一实施方式中，集线器可以拦截来自UE的登记VoWiFi的请求，并且确定UE与ePDG之间的当前VoWiFi路径的质量。该集线器还接收UE可用的另选网络的信息。如果当前连接的质量比任何另选网络更适合VoWiFi，则将VoWiFi请求转发至ePDG。然而，如果VoWiFi链路的质量低于另选网络，则集线器将识别所推荐的另选网络并通知UE。一旦被通知，UE就被引导至所推荐的接入网络以用于语音服务。

该实施方式的优点是，如果需要，在控制数据到达外部网络之前，将UE引导到不同接入网络。这减少了经由外部网络传递到ePDG的控制信息以及由此引起的相关资源。

这种解决方案的缺点是该功能需要修改每个集线器以便能够提供该能力，并且在使用时，集线器上存在更多处理负载。

在第二实施方式中，采用更集中的方法，其中UE使用VoWiFi的准入控制由蜂窝网络的ePDG来执行。

图8是根据第二实施方式的系统的概述。

图8中所示的系统与图1的系统的不同之处在于ePDG 101和集线器103的替代。具有与第一实施方式中相同功能的组件具有相同的标号，并且将不再描述。由于第一实施方式中的集线器的操作对UE很大程度上是透明的，因此第二实施方式的UE 9在功能上是相同的。

在第二实施方式中，为了经由ePDG 101建立VoWiFi连接，UE 9将首先连接至集线器103的WLAN 19。一旦被无线地连接，UE将尝试经由从集线器103到ISP 21和互联网23的宽带链路，使用IPSec来建立到ePDG 101的安全连接。

在该实施方式中，与第一实施方式的集线器相比，集线器103具有较少的修改，集线器103不需要执行任何IP流分析或分组检查以识别IPSec请求，也不需要执行WLAN和宽带链路的任何测量。

然而，第二实施方式的集线器确实包含UE信息请求器功能，以与UE的修改后的802.11k功能通信，以便获得关于任何邻近WLAN和蜂窝网络的信息。这些被转发至ePDG 101而不是在本地进行处理。

ePDG 101是UE的IPSec隧道请求的目的地端点，ePDG 101被配置成通过评估任何接收到的IPSec请求并且确定是否应当允许UE对VoWiFi的请求或者另选网络是否更适合于语音通信，来执行准入控制决定。

尽管是由ePDG 101而不是集线器103来执行，但如在第一实施方式中，将当前VoWiFi路径的质量与从其它网络链路提供的VoLTE路径或VoWiFi路径的可能质量进行比较。如果认为VoWiFi链路的质量与另选网络的质量相同或更高，则允许IPSec请求。相反地，如果检测到的另选网络被认为能够提供更好的语音服务，则拒绝IPSec请求。

而且，在该实施方式中，ePDG 101还可以出于与链路质量无关的其它理由(即，如果UE连接至被列入黑名单的集线器，则丢弃VoWiFi连接请求的策略)，选择拒绝UE请求。

图9示意性地示出了第二实施方式中的ePDG 101的功能组件。

ePDG包含各种网络组件的接口：

·SWm接口111经由不受信任非3GPP网络连接至UE；

·AAA接口113连接至位于网络核心的认证、授权以及计费服务器；

·DNS接口115连接至网络核心内的DNS服务器；

·管理接口117连接至用于配置ePDG的操作的管理装置；以及

·S2b接口连接至网络核心的PGW。

为了在各种接口之间路由分组，ePDG包含用于检查分组并将它们转发至相关接口以进行外部处理的路由功能121。在将分组定向至ePDG本身(例如，来自UE的用于建立IPSec隧道的请求)的情况下，将所述分组转发至处理功能123。

处理功能123具有用于分析来自UE的传入请求的IPSec处理器125。根据第二实施方式，IPSec处理器125负责将资源分配给传入的隧道请求。IPSec处理器125连接至客户端列表127和VoWiFi准入控制功能129。组合地，根据第二实施方式的ePDG 101的这些组件确定是否应当接受VoWiFi请求。

客户端列表127包含到已经建立VoWiFi连接的UE的现有IPSec会话的列表。IPSec处理器125使用该列表来识别来自UE的新VoWiFi请求。

VoWiFi准入控制功能129连接至UE链路分析功能131、UE信息请求器133以及策略数据库135，以确定是否应当允许VoWiFi请求。

将参照图10，对ePDG 101中的处理功能123的操作进行描述。图10是示出第二实施方式中的ePDG的操作的流程图。

操作在步骤s101中开始于ePDG接收来自位于不受信任3GPP网络上的UE的IPSec隧道建立请求。

在步骤s103中，ePDG处理IP数据分组的源头部以识别与请求UE相关联的无线接入点路由器(集线器)。由于IPSec请求被封装在IP分组中，因此在将所述分组路由至ePDG之前，集线器将利用其公共IP地址替换UE的WLAN地址。

为了确定VoWiFi请求是否允许用于UE，在步骤s105中，ePDG确定针对UE的数据链路的统计。所请求的信息包括负载、当前Wi-Fi端点的数量、吞吐量并且还包括针对AP的链路的统计。在该实施方式中，UE链路分析功能侦测(ping)UE以确定数据路径链路的等待时间、抖动以及分组丢失数据。

在步骤s107中，然后，ePDG监测其自身的负载信息，以确定它是否可以支持VoWiFi请求。这包括当前活动IPSec隧道连接的数量。

在步骤s109中，ePDG请求与UE的范围内的任何另选网络有关的信息，并且在步骤s111中，从UE接收可用网络的列表。在这两个步骤中，如第一实施方式中所述，ePDG实际上将控制数据请求发送至集线器103，并且集线器103的UE信息请求器与UE的802.11k客户端交互。然后将关于可用网络的返回数据发送至ePDG 101。

在步骤s113中，ePDG 101使用所收集的信息以与第一实施方式中的集线器的等效VoWiFi准入控制功能类似的方式，确定VoWiFi和另选网络链路这两者的质量分数。而且，可以基于ePDG可用的其它信息来修改/标准化所计算的质量分数。例如，如果UE 9处于蜂窝网络的eNodeB的范围内，则由于ePDG是同一蜂窝网络的一部分，因此ePDG 101将基于观测到的eNodeB的负载条件的实时视图来修改任何计算出的质量分数。而且，在其它WLAN可用于UE的情况下，如果ePDG过载，则针对那些另选WLAN的计算出的质量分数也会降低，这是因为不管UE所使用的WLAN如何，该ePDG服务VoWiFi会话的能力将会降低。

在步骤s115中，比较VoWiFi连接的质量和最高性能另选网络连接(在归一化/调整之后)，并且如果确定当前WLAN路径具有最高质量，则可以使用VoWiFi连接，并且因此，允许IPSec请求，并且可以与IMS建立VoWiFi连接。

另选地，如果蜂窝网络/另选网络连接的质量更高，则在步骤s119中，ePDG将拒绝IPSec请求并包括另选网络的身份，使得UE无法连接并因此它将恢复至另选网络。

第二实施方式使用ePDG，其可以确定VoWiFi路径和VoLTE路径质量，并且可以做出关于如何在标准UE行为之后引导请求VoWiFi的装置的决定。

另选例和修改例

在第一实施方式中，准入控制功能确定WLAN和宽带本地链路的状态以及由UE检测到的另选网络。可以使用其它网络信息，在另选例中，接入点接入与相邻网络的存在有关的信息。可以在Wi-Fi接入点上预先配置或者动态更新该信息。该信息允许ISP静态地或动态地配置Wi-Fi接入点，以向Wi-Fi接入点通知该区域中可用的更适合用于Wi-Fi呼叫的另选Wi-Fi网络。

在上述实施方式中，针对可用另选网络中的每一个计算质量分数，然后在与WLAN条件的比较中仅使用具有最高质量分数的网络。由于只需要执行一次比较，因此这减少了处理时间。在另选例中，比较每个可用网络，并且将可以提供比WLAN更好的语音服务的每个可用网络的细节发送给用户。

在这些实施方式中，使用分组头部的IPFlow分组检查来检测连接至集线器WLAN的UE与ePDG之间的可能IPSec请求。

存在确定是否已请求IPSec会话的不同方法。在另选例中，集线器中的深度分组检查(DPI)功能可以标识可以与VoWiFi服务相关联的IPSec建立请求(例如，发送给预先配置的域名或者利用请求中嵌入的VoWiFi指示符)。

在这些实施方式中，加载到UE中的客户端被配置成与集线器通信以处理定位其它无线接入网络的请求并响应来自集线器的请求。在其它情况下，该功能被构建至UE的操作系统或任何其它处理器(例如，调制解调器芯片组)中。

在这些实施方式中，UE将WiFi邻居信息与蜂窝网络测量报告合并，并将组合的数据集转发至集线器。一旦被接收到，VoWiFi准入控制功能就将计算针对各种网络的质量分数。

在另选例中，修改后的802.11k客户端或UE的子功能还可以计算观测到的网络的质量分数，该质量分数包括在发送至集线器的返回信息中。在另一另选例中，修改后的802.11k客户端仅发送质量分数来代替测量报告。

在第二实施方式中，ePDG通过分析从UE发送和接收的分组的性能统计来确定潜在VoWiFi链路的性能，以减少集线器所需的修改次数。在另选例中，将ePDG链接至第一实施方式的集线器，并以与第一实施方式类似的方式从集线器请求WLAN统计。

在第一实施方式中，描述了这样一种系统，该该系统中，集线器负责控制UE到VoWiFi服务的接入，而在第二实施方式中，ePDG是用于VoWiFi接入的唯一控制器。在另选例中，组合第二实施方式的ePDG和来自第一实施方式的集线器，使得所述系统包含用于控制接入的实体的混合物。

只要所描述的本发明的实施方式至少部分地可利用诸如微处理器、数字信号处理器或其它处理装置的软件控制可编程处理装置、数据处理设备或系统来实现，就应当清楚，用于配置实现前述方法的可编程装置、设备或系统的计算机程序均被设想为本发明的一方面。该计算机程序例如可以被具体实施为源代码或者经历编译以在处理装置、设备或系统上实现，或者可以具体实施为目标代码。

合适地，该计算机程序以机器或装置可读形式存储在载体介质上，例如存储在固态存储器、诸如磁盘或磁带的磁存储器、光学或磁光可读存储器(诸如光盘或数字通用盘等)中，并且处理装置利用该程序或该程序的一部分来配置该处理装置以供操作。该计算机程序可以从在诸如电子信号、射频载波或光学载波的通信媒介中具体实施的远程源提供。这种载体介质也被设想为本发明的各方面。

本领域技术人员应当明白，尽管已经关于上述示例实施方式对本发明进行了描述，但本发明不限于此，而是存在落入本发明的范围内的许多可能变型例和修改例。

本发明的范围包括本文所公开的任何新颖特征或特征组合。本申请人提请注意，在进行本申请或从本申请衍生的任何这种进一步申请期间，可以对这种特征或特征的组合制定新的权利要求。具体地，参照所附权利要求，来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的那些特征组合，并且来自相应独立权利要求的特征可以以任何恰当的方式组合，而不仅是权利要求中列举的具体组合。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种操作无线路由装置以控制由连接至所述无线路由装置的无线局域网(WLAN)的移动装置接入到语音通信服务的方法，所述移动装置具有蜂窝网络接口和非蜂窝无线网络接口，所述方法包括：

识别从所述移动装置到所述蜂窝网络的蜂窝网络网关的用于接入所述语音通信服务的请求；

在将所述请求转发至所述蜂窝网络网关之前，执行包括以下的处理：

计算用于接入所述语音通信服务的、所述移动装置与所述蜂窝网络网关之间的非蜂窝无线链路的质量分数；

向所述移动装置请求所观测的网络信息；以及

比较所述非蜂窝无线网络链路的质量与由所述移动装置观测到的至少一个另选网络的相应质量；以及

如果所述非蜂窝无线网络链路的质量高于可用另选网络的质量，则允许所述请求前进至所述非蜂窝网络网关；

如果所述另选网络中的至少一个另选网络的质量高于所述非蜂窝无线网络链路的质量，则拒绝所述语音服务请求。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过检查发往所述蜂窝网络网关的公共网络地址的分组的序列来检测用于接入所述语音通信服务的请求。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：

从所述移动装置接收观测到的网络标识符和信号强度测量结果；

根据与所述被观测的网络有关的相应信号强度测量结果，计算每个观测到的网络标识符的质量分数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：接收观测到的网络标识符和由所述移动装置计算的质量分数。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，所述方法还包括：发送所述另选网络中的具有比所述非蜂窝无线网络链路高的质量分数的至少一个另选网络的身份。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，经由所述无线路由装置和所述网络网关在所述移动装置与所述语音通信服务之间建立WiFi语音数据路径。

7.一种用于控制由具有蜂窝网络接口和非蜂窝无线网络接口的移动装置接入到与蜂窝网络相关联的语音通信服务的设备，所述设备包括：

无线接口，所述无线接口用于生成无线局域网；

广域网接口，所述广域网接口用于与所述蜂窝网络的蜂窝网络网关通信；

用于识别从所述移动装置到所述蜂窝网络的所述蜂窝网络网关的用于接入所述语音通信服务的请求的装置；

用于计算用于接入所述语音通信服务的、所述移动装置与所述蜂窝网络网关之间的非蜂窝无线网络链路的质量分数的装置；

用于向所述移动装置请求观测到的网络信息的装置；以及

用于比较所述非蜂窝无线网络链路的质量与由所述移动装置观测到的至少一个另选网络的相应质量的装置；以及

用于根据所述比较装置的结果来控制接入的装置，所述装置在工作上能够：

如果所述非蜂窝无线网络链路的质量高于所述至少一个另选网络的质量，则允许所述移动装置请求前进至所述非蜂窝网络网关；以及

8.根据权利要求7所述的设备，其中，通过检查发往所述蜂窝网络网关的公共网络地址的分组的序列来检测用于接入所述语音通信服务的请求。

9.根据权利要求7或8所述的设备，所述设备还包括：

用于从所述移动装置接收观测到的网络标识符和信号强度测量结果的装置；以及

用于根据与被观测的所述网络有关的相应信号强度测量结果来计算每个观测到的网络标识符的质量分数的装置。

10.根据权利要求7或8所述的设备，所述设备还包括：接收观测到的网络标识符和由所述移动装置计算的质量分数。

11.根据权利要求7至10中的任一项所述的设备，其中，所述接入控制装置在工作上能够发送所述另选网络中的具有比所述非蜂窝无线网络链路高的质量分数的至少一个另选网络的身份。

12.根据权利要求7至11中的任一项所述的设备，其中，经由所述无线路由装置和所述网络网关在所述移动装置与所述语音通信服务之间建立WiFi语音数据路径。

13.一种包括指令的计算机程序，当所述程序通过计算机执行时，使所述计算机执行根据权利要求1至6中的任一项所述的方法。

14.一种存储有根据权利要求13所述的计算机程序的计算机可读数据载体。

Claims

1.一种操作无线路由装置以控制由连接至所述无线路由装置的无线局域网(WLAN)的移动装置接入到语音通信服务的方法，所述移动装置具有蜂窝网络接口和非蜂窝无线网络接口，所述方法包括以下步骤：

向所述移动装置请求所观测的网络信息；以及

如果所述非蜂窝无线网络链路的质量高于可用另选网络的质量，则允许所述请求前进至所述蜂窝网络网关；

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

4.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括以下步骤：接收观测到的网络标识符和由所述移动装置计算的质量分数。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，所述方法还包括以下步骤：发送所述另选网络中的具有比所述非蜂窝无线网络链路更高的质量分数的至少一个另选网络的身份。

无线接口，所述无线接口用于生成无线局域网；

用于向所述移动装置请求观测到的网络信息的装置；以及

如果所述非蜂窝无线网络链路的质量高于所述至少一个另选网络的质量，则允许所述移动装置请求前进至所述蜂窝网络网关；以及

9.根据权利要求7或8所述的设备，所述设备还包括：

11.根据权利要求7至10中的任一项所述的设备，其中，所述接入控制装置在工作上能够发送所述另选网络中的具有比所述非蜂窝无线网络链路更高的质量分数的至少一个另选网络的身份。