基于Bluetooth/GSM双模手机的越网动态切换方案 GUO Xiao-hua (过晓华)1, 2 ，JIN Chun (金 纯)1, 2 (重庆大学软件学院(1)重庆 400044 重庆金瓯科技发展有限责任公司(2) 重庆( 400039) 地址：重庆市高新区渝州路华轩支路108号金瓯公司 邮政编码：400039 电话：（023）60603888 E-mail：wxbcqu@163.com 本项目受重庆市自然科学基金项目支持，项目编号为CSTC,2005BB2220 【择  要】 本文从FMC（Fixed-Mobile Convergence）中的Bluetooth/GSM双模实现方式出发，针对Bluetooth/GSM双模手机的特点，提出一种Bluetooth网与GSM网之间动态（在通话时）切换的方案。本文分两部分。第一部分，提出在通过过程中Bluetooth/GSM双模手机在上述两网间越网时存在的问题。 第二部分，针对上述问题提出解决方案。

该论发表于《计算机应用研究》2006年增刊 国内期刊号 ISSN 1001-3695 CN 51-1196/TP

【关键词】Bluetooth, 动态切换,GSM,BAP(Bluetooth Access Point)

Getting over Network Dynamic Handoff Project

Based Bluetooth/GSM Double-Modes Mobile Phone

    【Abstract】Starting from Bluetooth/GSM Double-Modes realization mode among FMC(Fixed-Mobile Convergence), and aiming at characteristic of Bluetooth/GSM Double-Modes mobile phone, bring forward one kind of dynamic( hold on ) handoff project between Bluetooth net and GSM net. This article divides into two parts. In first part, bring forward the existing problem in calling when Bluetooth/GSM Double-Modes mobile phone gets across two networks that they were said above. In second part, aiming at problem that it was said in advance, bring forward solution.

     【Key Words】Bluetooth,Dynamic Handoff,GSM,BAP(Bluetooth Access Point)

1 引 言

    2004年7月，英国电信发起成立了FMCA（Fixed-Mobile Convergence Association），推动了FMC的发展。该联盟的成员包括日本的NTT DoCoMo、英国电信、韩国电信、瑞士电信、Brasil Telecom、加拿大Rogers Wireless和澳大利亚电讯公司等。2004年11月，AT&T、以色列的Bezeq、法国的Cegetel和KPN加入了FMCA。2005年5月，Auna、Belgacom、Cesky Telecom、香港电盈、True of Thailand、新西兰电信和南非电信加入了FMCA。[1]

    在FMC中，现阶段主要实现方式有Bluetooth/GSM双模、DECT/GSM双模、WiFi/GSM双模和Bluetooth/CDMA双模等。以上的方式主要用于在办公室或家中通过这些场所设有的固定线路（如PSTN、ADSL、ISDN等），再利用双模手机设有的短距离无线通信设备（如Bluetooth、DECT和WiFi等），从而连接到以上的这些固定线路上。这样就实现了移动电话通过固定线路拨打。但是，这种通话只能在特定的信号范围（以上短距离无线通信设备各自规定的信号范围）内，如果双模手机在通话的同时由于移动而离开这个特定范围并且没有进入类似的范围（与产生上述特定信号范围相同的接入点所覆盖的信号范围）内，这样通话就不得不被中断。另外，如上述的反过程（从无线移动网到上述的短距离无线通信设备所覆盖的信号范围），通话还是只能用移动网而不能动态的切换到上述的短距离无线通信设备（即通过固定线路继续通话）。所以，本文就针对Bluetooth/GSM双模实现方式提出一种在Bluetooth网与GSM网之间动态切换的方案。

2 Bluetooth/GSM双模手机越网时存在的问题

    2．1Bluetooth网和GSM网的分布区域

    Bluetooth网是可由用户自己的需要而建立，而GSM网则是移动通讯运营商的基础设施提供。所以GSM网基本可以覆盖所有地区（从理论上讲），只是有些特殊地方（如：高楼、地下室等）因为各自的特殊原因而信号弱。所以，有些地方就形成了既有GSM网又有Bluetooth网，但是并非所有地方都有Bluetooth网。

   2．2Bluetooth/GSM双模手机越网时存在的问题

    由下图1所示，共有三个小区（A、B、C、D），每个小区由一个基站（或相当于基站的BAP）和这个基站对应的覆盖区域（一般一个BAP信号的覆盖范围为10m半径（增大功率后，最多100m[2]）的球形区域；而基于GSM网的一个BTS（基站收发信台）信号的覆盖范围从平面上讲是以BTS为中心的六边形区域）。其实除了图1中B和C小区外，还有很多类似于B或C小区的BTS。共同构成GSM网络，形状如"窝蜂"。另外，还有一些如A或D小区的BAP。所以，在使用Bluetooth/GSM双模手机的时候，可以利用上述的BAP并通过家中或办公室的固定线路进行拨打电话。这时，手机相当于Bluetooth无绳电话[3]。但是，这只能在BAP区域内。如果离开这个区域（如用户从A小区到C小区、A小区到B小区或者反方向移动）。系统通话状态将会中断。也就是说，当Bluetooth/GSM双模手机在通话的同时离开一个BAP覆盖的范围时，如果此时没有进入另一个BAP覆盖的范围，而且Bluetooth/GSM双模手机没有动态切换机制，那么通话就没办法继续。另外，要从BAP切换到BTS。而这种切换是在不同的网络中进行，并且在现阶段BAP与BTS所对应的BSC（基站控制器）之间不能直接的通信。图1中的MSC为移动业务交换中心，是GSM系统的核心。

图 1 Bluetooth网与GSM网分布区域

3 Bluetooth/GSM双模手机越网动态切换方案

   3.1Bluetooth/GSM双模手机与Bluetooth网和GSM网的连接方式

   对于Bluetooth/GSM双模手机它有RF（射频）和BTC（蓝牙芯片），这两部分分别用于上述两个不同的网（Bluetooth网与GSM网）中，即RF用于GSM网与BTS进行无线连接；BTC用于Bluetooth网与BAP进行无线连接。

   3.2 GSM网和Bluetooth网各自的切换方式及基本切换参数

   GSM网采用Bluetooth/GSM双模手机辅助切换方式（MAHO），切换的产生是BTS首先要通知Bluetooth/GSM双模手机将其周围小区BTS的有关信息及BCCH载频，信号强度进行测量，同时还要测量它所占用的TCH的信号强度和传输质量，再将测量结果发送给BSC，BSC根据这些信息对周围小区进行比较排队（这就是"定位"），最后由BSC做出是否需要切换的决定。另外，BSC还需判别在什么时候进行切换，切换到哪个BTS。

   Bluetooth网采用Bluetooth/GSM双模手机控制切换(MCHO)，Bluetooth/GSM双模手机控制切换是通过Bluetooth/GSM双模手机持续监视通信端口的信号强度和质量，当满足切换条件时，Bluetooth/GSM双模手机选择一个最好的切换候选项并发出切换请求。基本的切换参数如下表1。

表1 Bluetooth网的基本切换参数

    如果在这两类基站之间切换，就不能仅延用上述的任何一种方式。因为，这两类基站处于不同类型的网中，而且现阶段这两类网之间不能直接通信。所以，为了进行这种切换就只能通过借助手机并且结合上述的两种切换实现方式来完成。即手机作为中转站（主要传输一些基本的控制信息），使上述两类基站能进行通信。

   3.3 越网动态切换过程

   3.3.1 Bluetooth网到GSM网的切换过程

   当Bluetooth/GSM双模手机在通话的同时逐渐离开当前的Bluetooth网（如图1Bluetooth/GSM双模手机逐渐离开A小区）时，Bluetooth/GSM双模手机就会通过其内置的BTC并以ACL（无连接业务）方式查询其正在通话的BAP的Q、RSSI和P值，这时会发现正在使用的BAP的通话质量越来越差。另外，同样的查询它周围是否有其它BAP。如果有，就检测它们的参数值，并得出该切换到哪个BAP；如果没有，并且当前的BAP的通话质量一直下降达直到门限值（需作切换的准备）时，Bluetooth/GSM双模手机通过其内置的RF向即将切换的BTS发送需要建立连接请求（如图1中C小区的BTS及与其相连的BSC，一般为当前GSM手机能连接的通信质量最好的BTS，这是由Bluetooth/GSM双模手机开机自动检测，并由BSC（基站控制器）决定的。），然后这个BTS传给其对应的BSC，作切换准备。这样，Bluetooth/GSM双模手机就和BTS作好了所有建立连接前的准备工作。这时就可以断开以前与BAP的连接，然后建立Bluetooth/GSM双模手机与BTS的连接。综上，从Bluetooth网到GSM网的切换就完成了（具体的过程如图2所示）。

图2 Bluetooth/GSM双模手机从Bluetooth网到GSM网的切换过程

   3.3.2 GSM网到Bluetooth网的切换过程

   如果是反过来的过程（即从GSM网到Bluetooth网的切换如图3），也与这个过程相类似。其过程如下：当Bluetooth/GSM双模手机在通话的同时，由其内置的BTC通过ACL方式检测到周围环境中有可切换的BAP（需要两个条件，其一：这是合法的即本手机可以使用的固定线路；其二：这是可切换的即满足通话时的门限值并且有可用的线路），这时就应该切换到Bluetooth网。主要原因是对通话费用的考虑，其实，Bluetooth/GSM双模的其中一个目的也是这个。另外，这种Bluetooth/GSM双模方式也可以改善GSM信号覆盖比较弱的地区的通话质量等优点。首先，由Bluetooth/GSM双模手机向可切换的BAP发送请求，BAP接到后做切换的所有准备工作，等做完后向Bluetooth/GSM双模手机发送确认信息。收到后，向当前BTS对应的BSC发送可切换BAP已准备好。然后，BSC就断开与Bluetooth/GSM双模手机的连接，Bluetooth/GSM双模手机再发送已断开的信息给可切换的BAP，最后，建立连接并继续通话。

结束语

    本文从FMC中Bluetooth电话系统和GSM电话系统汇合点出发，针对Bluetooth网和GSM网之间越网时存在的问题，提出了一种在通话的同时进行Bluetooth网与GSM网动态切换的方案。

参考文献

[1].固定移动融合的商业价值分析.http://www.chinatelecom.com.cn/20051018/00022819.html.

[2].金纯.蓝牙技术[M].电子工业出版社,2001:5-5

[3].Bluetooth TM. Cordless Telephony Profile.

作者简介

   金纯（1966-），男（汉族），重庆，留美博士；重庆大学软件学院（Software Engineering Institute of Chong qing University ）教授，研究生导师；重庆金瓯科技发展有限公司董事长；重庆市蓝牙无线技术研究所创始人并任所长；重庆邮电学院客座教授；美国Illinois University博士；归国前美国微软资深软件工程师与项目主管，参与Oracle、SQL Server、Hotmail等大型项目并因在Hotmail项目中表现杰出获比尔·盖茨亲授奖牌；归国后主持开发国内第一套蓝牙开发平台、蓝牙网关、蓝牙通用无线接口模块、蓝牙耳机等系列产品；主编国内第一部蓝牙技术专著：《蓝牙技术》、《802.11b无线局域网》；参与863项目："基于'蓝牙'技术的工业现场设备、监控网络及其关键技术研究"；主要研究方向：计算机软件、广播电视技术、无线局域网、蓝牙。400039

   过晓华（1979-），男（汉族），江苏无锡；重庆大学软件学院软件工程专业硕士研究生，研究方向为嵌入式系统。400044(023)65662510

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