專利名稱：使用atm交換的移動網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遠程通信網(wǎng)絡(luò)，特別是涉及使用異步傳輸模式(ATM)的各種傳輸系統(tǒng)的各種移動網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明也涉及在ATM系統(tǒng)中的移動性控制以及呼叫控制等各種功能。
在遠程通信中當前的兩個發(fā)展趨勢是移動通信和各種寬帶網(wǎng)絡(luò)。寬帶一詞典型地指的是高于2Mbit/s的比特率。窄帶通常指的是一種在64 kbit/s以下的比特率。從64 kbit/s到2Mbit/s之間的比特率有時也被認為是寬帶。至少由于兩條(兼容的)理由使得各種寬帶網(wǎng)絡(luò)具有吸引力1)在多個用戶中劃分出來的一個單獨的寬帶網(wǎng)絡(luò)承載者(它們中很少或沒有需要獨享全部帶寬的)，在靈活性以及各種傳輸系統(tǒng)的建立方面可以提供一些好處。
2)在各單獨的傳輸信道上待傳輸?shù)男畔⒖赡苄枰鞣N寬帶信道。諸用戶需要高質(zhì)量的業(yè)務(wù)，這又反過來要求高的比特率。這樣的業(yè)務(wù)包括，例如，視頻會議，高速數(shù)據(jù)傳輸，等等。這些業(yè)務(wù)的一個共同的特點就是多媒體，它把圖像、聲音和數(shù)據(jù)都組合到一種業(yè)務(wù)之中。
由于它的許多長處，異步傳輸模式(ATM)在各種標準化的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(B-ISDN)協(xié)議的結(jié)構(gòu)中被選擇作為傳輸技術(shù)。在這種連接中，“傳輸”一詞指的是在數(shù)據(jù)鏈路層(即，OSI 7層協(xié)議中的第2層，以下稱為ATM層)中ATM交換以及多路復(fù)用技術(shù)的使用，該ATM層在一個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)將終端用戶的通信從一個源節(jié)點接轉(zhuǎn)到一個目標節(jié)點。在源節(jié)點與目標節(jié)點之間建立起若干虛擬連接，它要求該網(wǎng)絡(luò)具有交換功能。通常通過在ATM層中不同的虛擬連接，進行信令和用戶信息的傳送。在ATM層中，由一個虛擬路徑標識符VPI以及一個虛擬信遭標識符VCI來標識一次虛擬連接。
在ATM中，將信息切分成若干個固定長度的信元進行傳遞，在一個單位時間內(nèi)，信元的數(shù)目與用戶的帶寬要求成正比。如圖2所示，每一個53字節(jié)的信元被劃分為一個5字節(jié)的報頭以及一個48字節(jié)的信息字段。
報頭的主要用途是對為一次特定的呼叫提供一條虛擬信道的一個信元序列的一個連接號碼加以標識。在ATM層中被多次復(fù)用的諸虛擬路徑的多個號碼可以被連接到一個或者相同的物理層(即，OSI7層協(xié)議中的第1層)，在一個用戶至網(wǎng)絡(luò)接口UNI處，用一個8比特的VPI來標識每一條路徑，而在一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口處，則用一個12比特的VPI來標識每一條路徑。每一條路徑可以包括多條虛擬信道，其中的每一條都用一個16比特的VCI加以標識。報頭還可以包括其他字段，例如一個報頭誤碼控制字段HEC，一個類屬流量控制字段GFC，一個信元丟失優(yōu)先級字段CLP以及一個載荷類型字段PT。
介于一個ATM用戶終端與一部ATM交換機(一個專用UNI)之間，以及介于專用與公用ATM網(wǎng)絡(luò)(一個公用UNI)之間的用戶至網(wǎng)絡(luò)接口UNI，連同與之有關(guān)的一組UNI信令(以及一個ATM單元)，至少在下列建議書中被定義[1]ATM用戶至網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)格，第3.1版，ATM論壇，1994；[2]ATM用戶至網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)信令規(guī)格，第4.0版，ATM論壇，1994年6月；[3]ITU-TQ.2931建議書(1994)，寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(B-ISDN)，第2號數(shù)字信令系統(tǒng)(DSS 2)，用于基本呼叫/連接控制的用戶至網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)第3層規(guī)格，ITU-T。
在移動網(wǎng)絡(luò)中，各種無線接口通常是窄帶的。通常用一種星型或樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的電路交換連接來實現(xiàn)各種移動網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。為了增加諸傳輸系統(tǒng)的容量和靈活性，在各種移動網(wǎng)絡(luò)中也采用了不同的寬帶分組交換傳輸系統(tǒng)，例如在專利文件WO 9319559，WO9400959，EP 0366342和EP 0426269中描述了一個移動系統(tǒng)，其中諸基站經(jīng)過諸路由器被連接到ATM網(wǎng)絡(luò)諸交換機。通過ATM網(wǎng)絡(luò)，在各基站之間建立由諸基站控制的虛擬連接?；镜囊苿有怨芾砘谥T路由表，它們被保存在諸基站和諸ATM交換機之中，并且隨著諸用戶的移動而被更新。專利文件GB 2268359和EP 679042描述了一個ATM接入網(wǎng)，其中，在諸基站以及一個移動網(wǎng)絡(luò)接口之間存在永久性的ATM虛擬連接(為了加速呼叫建立過程)，為每一次呼叫單獨地分配所述諸連接。
未來的一種可能的發(fā)展趨勢就是各種移動系統(tǒng)將具有一個寬帶的無線接口。在這種情況下，該移動系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)也應(yīng)當是寬帶的，這是由ATM技術(shù)所提供的一種潛在的變通方案。
第3種發(fā)展趨勢就是將無線數(shù)據(jù)傳輸(無線ATM)以及移動性管理引入ATM網(wǎng)絡(luò)。然而，由此而產(chǎn)生的一個問題就是當前的B-ISDN和ATM標準無論如何也不支持為移動通信所需的移動性管理、用戶認證、呼叫控制，等等。為了將這些為移動通信所需的增補的諸特性引入ATM網(wǎng)絡(luò)，似乎需要對現(xiàn)有的各種ATM系統(tǒng)進行大量的開發(fā)和標準化工作，并使之發(fā)生重大的改變。因此無線ATM的實施就成為一個緩慢的和代價昂貴的過程。
本發(fā)明的一個目標是以一種比以前通常使用的各種電路交換傳輸系統(tǒng)的移動網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)更為靈活的方式去實施一個ATM傳輸網(wǎng)或ATM接入網(wǎng)。
本發(fā)明的另一個目標是在對現(xiàn)有各種ATM網(wǎng)絡(luò)或標準不進行重大改動的前提下，將無線傳輸和移動性添加到ATM網(wǎng)絡(luò)之中。
本發(fā)明的一個方面是一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)，例如一個移動網(wǎng)絡(luò)，它包括諸移動臺，諸基站，至少一個進行呼叫控制和交換的交換網(wǎng)絡(luò)部件，以及一個ATM交換功能單元，用于在諸基站和所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件之間動態(tài)地切換各種虛擬的ATM傳輸連接。本發(fā)明的特征在于，所述ATM交換功能單元被安排在所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件之中，并且由該網(wǎng)絡(luò)部件的一個呼叫控制單元通過一個內(nèi)部接口進行控制。
本發(fā)明的另一個方面是一個無線ATM網(wǎng)絡(luò)。它包括諸移動臺以及至少一部ATM交換機，諸基站通過一個網(wǎng)絡(luò)至用戶接口UNI被連接到該交換機。本發(fā)明的特征在于ATM網(wǎng)絡(luò)具有至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件或者另一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)，例如一個移動網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)呼叫控制以及交換控制；所述交換網(wǎng)絡(luò)部件安裝了一個ATM交換功能單元，由該網(wǎng)絡(luò)部件的呼叫控制單元通過一個內(nèi)部接口對其進行控制，用于在諸基站和所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件之間動態(tài)地切換各種虛擬的ATM傳輸連接。
本發(fā)明的又一個方面是一個移動網(wǎng)絡(luò)的一個交換網(wǎng)絡(luò)部件。本發(fā)明的特征在于，該網(wǎng)絡(luò)部件包括一個ATM交換功能單元，用于將各種虛擬的ATM傳輸連接動態(tài)地切換到諸基站，并且借助于該網(wǎng)絡(luò)部件的一個呼叫控制單元，通過一個內(nèi)部接口，對ATM交換功能單元進行控制。
本發(fā)明的再一個方面是一種根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法。
在本發(fā)明中，一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)(例如一個移動網(wǎng)絡(luò))的一個網(wǎng)絡(luò)部件安裝了ATM交換功能諸單元，在通常的遠程通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，該網(wǎng)絡(luò)部件執(zhí)行各種電路交換連接的切換。通常使用相同于在一個PLMN網(wǎng)絡(luò)部件中用于控制例如一個TDM交換域的呼叫控制與交換控制諸功能的方法來控制各個ATM交換功能單元。在一種最小配置中，一個備有適當?shù)目刂平涌诘腁TM交換域被簡單地安排為取代該TDM交換域或與之并行。其結(jié)果是，從一個物理的和一個邏輯的連接層的觀點來看，該交換網(wǎng)絡(luò)部件是該ATM網(wǎng)絡(luò)的諸節(jié)點之一。至于作為例子的PLMN層次的信令、移動性管理以及呼叫控制，其變化是透明的，因此可以使用基于現(xiàn)有各種移動網(wǎng)絡(luò)以及PLMN網(wǎng)絡(luò)諸部件的解決方案，稍加修改就能執(zhí)行所述功能。這就降低了造價并且使得甚至現(xiàn)有的各種PLMN網(wǎng)絡(luò)都能安裝一個ATM傳輸系統(tǒng)。由于在不需要轉(zhuǎn)變到較高級系統(tǒng)解決方案的前提下，可以將ATM傳輸?shù)氖褂脭U展到其他各種網(wǎng)絡(luò)部件中去，所以本發(fā)明也使得在遠程通信網(wǎng)絡(luò)中連續(xù)地更新改造傳輸系統(tǒng)成為可能。
本發(fā)明的一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)部件可以包括一個通常的TDM交換域以及一個互相并行的新的ATM交換域。例如在一個網(wǎng)絡(luò)的更新改造階段中，在其中遠程通信網(wǎng)絡(luò)包括使用電路交換傳輸和ATM傳輸?shù)闹T基站和其他各種網(wǎng)絡(luò)部件，這就提供了一種有利的解決方案。在這種情況下，交換網(wǎng)絡(luò)部件可以被這樣安排根據(jù)所述基站或其他網(wǎng)絡(luò)部件是否支持ATM傳輸，來決定將一次虛擬ATM連接或一次電路交換連接切換到基站或其它網(wǎng)絡(luò)部件。
本發(fā)明的遠程通信網(wǎng)絡(luò)部件根據(jù)各項ATM標準在各ATM層中發(fā)揮作用，按照例如UNI信令跟其他各種ATM設(shè)備(各用戶終端或各ATM交換機)進行信令聯(lián)絡(luò)。因此本發(fā)明不需要改變ATM網(wǎng)絡(luò)信令及其操作。
本發(fā)明的PLMN網(wǎng)絡(luò)諸部件也可以被用來將移動性管理以及呼叫控制引入到一個無線ATM網(wǎng)絡(luò)中去。一個或多個PLMN網(wǎng)絡(luò)部件被安排作為ATM網(wǎng)絡(luò)的一部分，并且呼叫控制信令通過該ATM網(wǎng)絡(luò)被透明地傳送。由于在PLMN網(wǎng)絡(luò)部件中也進行各種虛擬連接的切換，所以ATM網(wǎng)絡(luò)的其余部分不需要具備與移動性管理有關(guān)的任何特征。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，該PLMN部件通過一個UNI接口被連接到ATM網(wǎng)絡(luò)。相應(yīng)地，諸基站也通過一個UNI接口被連接到ATM網(wǎng)絡(luò)。ATM網(wǎng)絡(luò)的配置可以千差萬別。例如，有可能借助于一個ATM交換功能單元，通過一個UNI接口，直接地將每一個基站連接到一個移動業(yè)務(wù)交換中心。對于移動業(yè)務(wù)交換中心來說，諸基站就成為ATM諸用戶終端，可以跟它建立各種虛擬連接。同樣有可能借助于一個ATM交換功能單元，通過一個UNI接口，將諸基站以及移動業(yè)務(wù)交換中心連接到一個基站控制器。對于基站控制器來說，諸基站以及移動業(yè)務(wù)交換中心就成為ATM諸用戶終端，在它們之間可以建立各種虛擬連接。一個移動業(yè)務(wù)交換中心以及一個基站控制器都可以同時包括一個ATM交換功能單元。
本發(fā)明允許通過使用原先設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)部件和各種解決方案，在蜂窩式無線電網(wǎng)絡(luò)中納入與無線通信有關(guān)的所有特定的網(wǎng)絡(luò)部件和各種特殊功能。由此避免了針對一個無線ATM的專門的解決方案的設(shè)計。有關(guān)的各種蜂窩式網(wǎng)絡(luò)部件通過一個標準的UNI接口被連接到ATM網(wǎng)絡(luò)，但是介于諸蜂窩式網(wǎng)絡(luò)部件之間的信令聯(lián)絡(luò)可以通過下述兩種方式進行一是經(jīng)由所述永久性的諸虛擬連接，通過ATM網(wǎng)絡(luò)透明地進行，二是通過單獨的信令連接而進行。這樣一來，在一個標準的ATM UNI協(xié)議中，與無線通信有關(guān)的信令并未發(fā)生任何改變。
下面，參照諸附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明，在附圖中

圖1說明一個在其中可以應(yīng)用本發(fā)明的一種遠程通信系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)；圖2說明一個ATM信元的一種結(jié)構(gòu)；圖3是一份方框圖，說明本發(fā)明的一個交換網(wǎng)絡(luò)部件；圖4至圖6說明在其中應(yīng)用ATM技術(shù)的不同的GSM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；圖7，8和9是說明本發(fā)明的一次ATM連接的一次切換的諸信令圖。
本發(fā)明可以被應(yīng)用于使用寬帶ATM技術(shù)的所有網(wǎng)絡(luò)，以便在這些網(wǎng)絡(luò)中引入無線通信和移動性管理。相應(yīng)地，本發(fā)明也可用于任何遠程通信網(wǎng)絡(luò)，以便通過使用ATM技術(shù)，在各網(wǎng)絡(luò)部件之間實現(xiàn)一個傳輸系統(tǒng)。下面。以諸移動系統(tǒng)為例，對本發(fā)明進行說明。
一個以整體的形式或者以其中一些網(wǎng)絡(luò)部件的形式被使用的移動通信系統(tǒng)可以是任何一種蜂窩式無線電系統(tǒng)或其他無線電系統(tǒng)。在不同類型的各種網(wǎng)絡(luò)部件的數(shù)目和功能方面，不同的蜂窩式系統(tǒng)可以存在差別。例如，諸蜂窩式系統(tǒng)可以僅包括移動業(yè)務(wù)交換中心以及諸基站，或者還包括諸基站控制器。在各種不同的蜂窩式系統(tǒng)之間，信令也可以是千差萬別的。然而，特別是，由于本發(fā)明所提供的優(yōu)點之一就是除了對一個或多個網(wǎng)絡(luò)部件增加ATM交換功能單元以外，本發(fā)明有可能使信令以及諸網(wǎng)絡(luò)部件保持不變，所以這些差別對本發(fā)明來說是不重要的。根據(jù)本發(fā)明，可以在呼叫建立的同一階段，通過內(nèi)部控制接口以及通過在有關(guān)的系統(tǒng)中指定的同一網(wǎng)絡(luò)部件來實現(xiàn)ATM交換的控制。
同樣，介于諸基站與諸移動臺之間的無線接口的類型對本發(fā)明來說也是不重要的。無線接口可以是窄帶、寬帶、TDMA或CDMA、衛(wèi)星。一個符合當前標準的接口(例如GSM)或者一個符合未來標準的接口(例如UMTS)。
下面，以歐洲數(shù)字蜂窩式移動通信系統(tǒng)GSM(全球移動通信系統(tǒng))為例，對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例進行說明。在GSM建議書中規(guī)定了一個GSM系統(tǒng)的各種基本結(jié)構(gòu)部件。關(guān)于GSM系統(tǒng)的最重要的說明，請參閱GSM建議書以及M.Mouly和M.Pautet合著的《用于移動通信的GSM系統(tǒng)》一書，該書1992年在法國帕萊索出版，國際標準書號為ISBN 2-9507190-07-7。
圖1表示一個通常的GSM系統(tǒng)，它包括諸移動臺MS，諸基站BTS，諸基站控制器BSC以及諸移動業(yè)務(wù)交換中心MSC。移動網(wǎng)絡(luò)的各種特殊功能，例如呼叫控制，移動性管理以及各種無線電資源的控制，都在PLMN網(wǎng)絡(luò)的諸部件BTS、BSC和MSC中實現(xiàn)。MSC執(zhí)行呼叫建立、呼叫交換和呼叫控制?；鞠到y(tǒng)包括一個基站控制器BSC以及諸基站BTS?；究刂破鰾SC被用來控制許多個基站。BSC能控制介于兩個與之連接的基站之間的越區(qū)切換。針對BSC定義了一個通往MSC的A接口以及一個通往基站BTS的Abis接口。在GSM建議書中對這些接口給出了定義?；綛TS提供了一個無線接口，通過該接口諸移動臺MS被切換到BSC以及MSC。
被切換到移動網(wǎng)絡(luò)PLMN的還有在圖1中沒有示出的其他網(wǎng)絡(luò)部件，例如用戶數(shù)據(jù)庫HLR(歸屬用戶位置寄存器)和VLR(訪問者位置寄存器)以及一個操作與維護中心OMC，在歸屬用戶位置寄存器HLR中，永久性地存儲著用戶數(shù)據(jù)，而在訪問者位置寄存器VLR中存儲著該移動臺在一段特定時間內(nèi)所處的區(qū)域。訪問該VLR區(qū)域的諸用戶的用戶數(shù)據(jù)被暫時地拷貝到訪問者位置寄存器VLR中去。至少有一個MSC提供一個通往另一個網(wǎng)絡(luò)(例如公共交換電話網(wǎng)絡(luò)PSTN)的網(wǎng)關(guān)。這種類型的MSC被稱為網(wǎng)關(guān)-MSC。作為一個獨立部件，在圖1中還示出了一個換碼器TC，它執(zhí)行各種語音換碼和速率調(diào)整操作。TC在操作上介于BSC和MSC之間，但在物理上它通常被安排跟MSC連接。對本發(fā)明來說換碼器TC并不重要，但它被納入本說明書以便說明不同的網(wǎng)絡(luò)配置。換碼器TC可選擇地可以成為另一個網(wǎng)絡(luò)部件(例如一個MSC)的一部分。
可以根據(jù)各網(wǎng)絡(luò)部件的性質(zhì)，將各種GSM網(wǎng)絡(luò)部件分類為交換網(wǎng)絡(luò)諸部件以及傳輸網(wǎng)絡(luò)諸部件。一個交換網(wǎng)絡(luò)部件具有動態(tài)地和選擇性地在傳輸網(wǎng)絡(luò)諸部件之間交換諸連接的能力(一個交換域)。傳輸網(wǎng)絡(luò)諸部件起到發(fā)送與接收用戶信息的諸傳輸終端的作用。從特性上來說，MSC和BSC典型地是交換網(wǎng)絡(luò)諸部件，而從特性上來說，MS、BTS和TC典型地是諸傳輸終端。
在圖1所示的通常的GSM網(wǎng)絡(luò)中，介于BTS-BSC之間的傳輸鏈路11，介于BSC-TC之間的傳輸鏈路12，介于TC-MSC之間的傳輸鏈路13以及介于交換局之間的(主干)傳輸鏈路14(例如MSC-GMSC)都是電路交換PCM諸鏈路。BSC，MSC以及GMSC都包括一個時分復(fù)用(TDM)交換域，用于實現(xiàn)不同的PCM鏈路彼此之間的選擇性的電路交換。如上所述，為了增加在諸移動網(wǎng)絡(luò)的諸傳輸系統(tǒng)中的容量和靈活性，已經(jīng)有人提出了將ATM技術(shù)用于各種移動網(wǎng)絡(luò)之中。在已經(jīng)提出的各種解決方案中，用一個ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)來代替圖1中的諸傳輸鏈路11到14，上述ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)備有其本身的ATM交換機(諸交換機)，用以交換介于不同的諸網(wǎng)絡(luò)部件之間的虛擬連接。
根據(jù)本發(fā)明的一個基本原理，一個PLMN網(wǎng)絡(luò)的一個交換網(wǎng)絡(luò)部件，例如一個MSC或一個BSC，具有一個ATM交換域，用以取代常規(guī)的TDM交換域或者跟它一起并列運行。圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個MSC或一個BSC。圖3用一個通常的MSC/BSC來表示呼叫控制3，它僅僅被描述為一個從整體上代表所有資源的一個功能塊，它跟下列的呼叫交換有關(guān)呼叫控制，移動性管理，無線電資源管理，等等。呼叫控制3具有通往其他網(wǎng)絡(luò)部件的信令連接33(例如SS7)。諸信令連接可以完全地在ATM層之外運行。然而，諸信令連接33最好是永久性的ATM虛擬連接，PLMN信令通過它在ATM諸單元的一個載荷中被透明地傳輸。正如將在下面結(jié)合所給出的實例來說明的那樣，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通過諸信令連接33的所有PLMN信令都充分地符合GSM建議書。
圖3中的MSC/BTS還備有一個ATM交換域(一個矩陣)301，它被呼叫控制3通過一個接口單元30進行控制。在圖3的實施例中的接口單元30包括下列各功能部件一個管理信息庫MIB，一個ATM信令控制單元SIGN·CTRL以及一個通往交換矩陣301的操作與維護接口O&M。ATM信令控制SIGN·CTRL保證實現(xiàn)一個符合參考文獻[1]和[2]的UNI信令，并且通過該O&M接口控制交換矩陣301的交換操作。在管理信息庫MIB中，保存了關(guān)于虛擬路徑和虛擬信道連接的狀態(tài)與配置信息，這些信息可用于ATM交換機的UNI接口。在MIB中可用的管理信息類型例如下列一個物理層；一個ATM層；ATM層統(tǒng)計數(shù)據(jù)；諸虛擬路徑連接VPC；諸虛擬信道連接VCC；以及地址記錄信息。
介于ATM交換矩陣301以及其他諸網(wǎng)絡(luò)部件(BTS，BSC，MSC，TC和/或ATM網(wǎng)絡(luò)交換機)的所有接口都是用戶到網(wǎng)絡(luò)接口UNI。在參考文獻[1]，[2]和[3]中給出了UNI接口的定義。對ATM交換矩陣來說，通過UNI接口與之連接的PLMN網(wǎng)絡(luò)部件表示通常的ATM設(shè)備(諸用戶)或者它經(jīng)由UNI接口所能到達的諸ATM交換機。不具備ATM交換功能的PLMN網(wǎng)絡(luò)諸部件都被賦予一個ATM接口裝置，該接口裝置提供一個通往ATM網(wǎng)絡(luò)3的UNI接口以及一個通往網(wǎng)絡(luò)部件的PLMN接口。
除了ATM交換矩陣301以外，本發(fā)明的MSC/BSC還可以包括一個通常的TDM交換矩陣32，如圖3中的虛線框所示。這個解決方案可以被應(yīng)用于例如通過電路連接或ATM技術(shù)被連接到該MSC/BSC的其他諸網(wǎng)絡(luò)部件中去，并且該MSC/BSC能夠用這兩種技術(shù)來交換諸呼叫。該MSC/BSC根據(jù)其他諸網(wǎng)絡(luò)部件是否支持ATM技術(shù)，來選擇在一個特定的時間內(nèi)被使用的交換技術(shù)。
圖4至6說明當采用ATM技術(shù)時，GSM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在不同階段的演變。在圖4中，ATM技術(shù)被應(yīng)用于介于諸交換局(使用虛擬主干ATM)之間的諸傳輸連接。換句話說，圖1的諸傳輸鏈路被ATM技術(shù)所取代。在圖5中，介于基站控制器BSC以及諸基站BTS和換碼器TC之間的電路交換傳輸鏈路11和12(圖1)被虛擬ATM連接所取代。該BSC被賦予一個ATM交換功能單元。在圖6中，所有傳輸鏈路11至14(圖1)都被虛擬ATM連接所取代。圖6還描述了應(yīng)用于本發(fā)明的方案的最佳方法。諸基站控制器BSC以及諸交換中心MSC(在特性上是交換網(wǎng)絡(luò)諸部件)被賦予了一種ATM交換性能，使得它們能夠在諸基站BTS和換碼器TC以及其他各種傳輸類型網(wǎng)絡(luò)部件之間切換虛擬的ATM連接。圖6將一個數(shù)據(jù)支持裝置61也表示為一個網(wǎng)絡(luò)部件，所述支持裝置通常表示通往一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)62的某種路由器、網(wǎng)關(guān)之類。議論中的操作可以是，例如，一個通用分組無線系統(tǒng)(GPRS)網(wǎng)絡(luò)通往一個GSM網(wǎng)絡(luò)的連接。在圖4至6中的ATM傳輸網(wǎng)絡(luò)40、50或60可以是一個也含有實際的ATM交換機的正常的ATM網(wǎng)絡(luò)。該ATM網(wǎng)絡(luò)60也可以被連接到其他ATM網(wǎng)絡(luò)2，例如B-ISDN，或者被連接到其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)4，例如N-ISDN，PSDN(例如X.25)或因特網(wǎng)。
如果ATM網(wǎng)絡(luò)40，50和60都是一個標準的ATM網(wǎng)絡(luò)的話，這將是有利的，在該網(wǎng)絡(luò)中，使用具有本發(fā)明的ATM交換能力的一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)以及PLMN網(wǎng)絡(luò)諸部件，已經(jīng)將一種無線ATM的概念引入到該網(wǎng)絡(luò)中去。一種可能的無線ATM網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是圖6所示的那種類型。
進一步參照圖3，呼叫控制3在接口單元30處，通過控制與ATM諸層以及物理層的諸參數(shù)有關(guān)的管理信息來控制該交換矩陣。接口單元30執(zhí)行完全符合UNI信令的諸虛擬連接的建立、保持和釋放。
下面，參照圖7來說明呼叫交換的一個實例，使用具有ATM交換功能單元的本發(fā)明的一種遠程通信網(wǎng)絡(luò)部件來執(zhí)行所述交換。這個實例也適用于例如根據(jù)圖5的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，在其中的BSC是一個具有ATM交換功能單元的網(wǎng)絡(luò)部件。這個實例描述了介于兩個BTS之間的(一次呼叫的)越區(qū)切換，這兩個BTS都被切換到一個BSC，并且由同一個BSC決定何時進行越區(qū)切換(類似于在GSM系統(tǒng)中那樣)。所描述的移動網(wǎng)絡(luò)信令符合于GSM信令。然而，應(yīng)當懂得，僅僅打算用這個實例來說明根據(jù)本發(fā)明的一個網(wǎng)絡(luò)部件如何能夠在兩點之間切換虛擬的ATM連接。本發(fā)明不依賴于在其中使用本發(fā)明的遠程通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)部件，也不依賴于與本發(fā)明配合使用的網(wǎng)絡(luò)信令的類型。
正如從前面得知的那樣，除了一個正在提供服務(wù)的基站以外，一個移動臺MS從相鄰的諸基站的一個特定的基群(group)中測量下行的諸信號。移動臺MS定期地向一個基站控制器BSC報告諸測量結(jié)果，BSC根據(jù)諸結(jié)果作出關(guān)于越區(qū)切換的決定。圖7表示一個MS在一段測量報告報文中將測量報告送往當前正在提供服務(wù)的基站BTS_o(以下稱為一個舊基站)。BTS_o通過一個永久性的虛擬連接PVC2將測量報告送往處于各ATM小區(qū)中的BSC。
現(xiàn)在讓我們設(shè)想，根據(jù)由移動臺MS發(fā)來的諸測量結(jié)果(并且根據(jù)所使用的越區(qū)切換算法)，BSC作出應(yīng)當將一次呼叫從舊基站BTS_o切換到一個新基站BTS_n的決定。
BSC將必需的無線電資源分配給該連接，并且用一段CHANNEL_ACTIVATION報文命令新基站BTS_n激活一條通信/無線信道。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，基站BTS的每一條無線信道都具有一個預(yù)定的地址，并且在該基站以及在UNI接口的ATM調(diào)整部件中都有一個端口。因此，BTS_n能夠?qū)⒁逊峙涞耐ㄐ?無線信道切換到正確的ATM連接。讓我們假設(shè)，被這樣分配的通信/無線信道的地址為addr_1，BTS_n通過發(fā)送一段報文CHENNEL_ACTIVATION_ACK，來確認與之相關(guān)的預(yù)定的VPI/VCI諸數(shù)值。
BSC向舊基站BTS_o發(fā)送一段HANDOVER_COMMAND報文，其中包括關(guān)于新基站BTS_n的信息。隨后就執(zhí)行符合GSM建議書的從舊基站到新基站的一次越區(qū)切換。越區(qū)切換的結(jié)果是，在新基站BTS_n處為該呼叫而分配的無線接口通信信道被切換到介于BSC以及新基站BTS_n之間所建立的邏輯連接。對本發(fā)明來說，與越區(qū)切換有關(guān)的各種GSM信令并不重要，因此在這里不作任何詳細說明。關(guān)于在圖7中所提供的諸報文的更詳細的描述，請參考上述書籍以及GSM建議書。
在BSC已經(jīng)從新基站BTS_n接收到關(guān)于已經(jīng)在無線電路徑上完成越區(qū)切換的信息(HANDOVER_COMPLETE)之后，BSC將該呼叫從舊基站BTS_o的虛擬連接切換到新基站BTS_n的虛擬連接，并且釋放舊基站BTS_o的虛擬連接。在圖7中以帶有虛線的方框來表示相關(guān)的ATM信令。諸方框70和80的信令也在圖8中示出，相應(yīng)地，在圖9中也提供了一個實例，說明在圖3的BSC里面的諸部件之間所交換的報文，然而，要注意的是，BSC的內(nèi)部功能和結(jié)構(gòu)可以自由地被實現(xiàn)，并且它們無論如何也不會局限于在圖3、8和9中所表示的諸實例。
參照圖7和8，BSC的呼叫控制31(圖3)向接口單元30發(fā)出一條命令將通信信道切換為介于基站BTS_n以及BSC之間的一條虛擬電路。為了精確起見，呼叫控制單元31向信令控制單元SIGN-CTRL發(fā)出一條連接命令。作為諸參數(shù)，連接命令包括新基站BTS_n的地址addr_1以及其他部分(例如TC)的addr_2。諸地址可以是ATM或E.164地址。隨后，信令控制單元SIGN-CTRL用一條get_info命令向MIP數(shù)據(jù)庫查詢諸地址addr_1和addr_2與之連接的(ATM交換矩陣301的)各端口。MIP在一條相應(yīng)信息中提供在諸連接中必須使用的各端口的號碼以及諸VPI/VCI數(shù)值。接著，信令控制單元SIGN-CTRL執(zhí)行一次正常的ATM連接建立過程。換句話說，信令單元SIGN-CTRL向新基站BTS_n發(fā)出一段ATM_UNI_Setup報文。BTS_n通過發(fā)送一段ATM_UNI_Connect報文來接受該呼叫。由于通往其他用戶的虛擬連接已經(jīng)存在，所以在本例中它不需要再次被建立。信令單元SIGN-CTRL(用一條切換命令)通過操作與維護接口，命令該交換矩陣301將新基站BTS_n的VPI/VCI切換到其他用戶的VPI/VCI。隨后SIGN-CTRL向呼叫控制單元31發(fā)出一段確認報文connect_ok。
參照圖7和9，BSC的呼叫控制單元31向接口單元30發(fā)出一條命令釋放介于舊基站BTS_o以及BSC之間的虛擬連接。為了精確起見，呼叫控制單元31向信令控制單元SIGN-CTRL發(fā)出一條釋放命令。作為諸參數(shù)，連接命令包括分配于舊基站BTS_o的地址addr_3。隨后，信令控制單元SIGN-CTRL用一條get_info命令向MIP數(shù)據(jù)庫查詢地址addr_3與之連接的(ATM交換矩陣301的)端口。MIP在一條相應(yīng)信息中提供在諸連接中使用的端口的號碼以及諸VPI/VCI數(shù)值。接著，信令控制單元SIGN-CTRL執(zhí)行一次正常的ATM連接釋放過程。換句話說，信令單元SIGN-CTRL向舊基站BTS_o發(fā)出一段ATM_UNI_Release報文。BTS_o通過發(fā)送一段ATM_UNI_Release_Completed報文來確認該釋放。信令控制單元SIGN-CTRL向ATM交換矩陣301發(fā)出一條釋放命令，該命令從與其他用戶的連接中釋放舊基站BTS_o的虛擬連接。隨后SIGN-CTRL向呼叫控制單元31發(fā)出一段確認報文release_ok。
BSC將有關(guān)正在進行的越區(qū)切換的信息通知MSC，并且隨后通過發(fā)送一段GSM報文RF_CHANNEL_RELEASE，命令舊基站BTS_o釋放各種無線信道資源。BTS_o發(fā)回一段確認報文RF_CHANNEL_RELEASE_ACK?，F(xiàn)在越區(qū)切換已經(jīng)完成。
當在切換之前(例如，伴隨著呼叫建立過程)，MSC/BSC需要跟雙方建立虛擬連接時，它向響應(yīng)于ATM_UNI_Connect的雙方發(fā)送上述ATM_UNI_Setup報文。除了一個PLMN網(wǎng)絡(luò)部件以外，另一方也可以是一個ATM交換機或者一部ATM終端。
諸附圖以及相關(guān)的描述僅僅是為了說明本發(fā)明。在所附權(quán)利要求書的范圍和精神實質(zhì)以內(nèi)，本發(fā)明的許多細節(jié)是可以改變的。
權(quán)利要求
1.一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)。例如一個移動網(wǎng)絡(luò)，包括諸移動臺(MS)，諸基站(BTS)，至少一個執(zhí)行呼叫控制以及各種交換功能的交換網(wǎng)絡(luò)部件(BSC，MSC)，以及一個ATM交換功能單元，用于在諸基站和所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件之間實現(xiàn)虛擬ATM傳輸連接的動態(tài)切換，其特征在于所述ATM交換功能單元(301)被安排在所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件(MSC，BSC)之中，并且由該網(wǎng)絡(luò)部件的一個呼叫控制單元(31)通過一個內(nèi)部接口(30)進行控制。
2.一個無線ATM網(wǎng)絡(luò)包括諸移動臺(MS)以及至少一部ATM交換機，諸基站(BTS)通過一個用戶至網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)被連接到該交換機，其特征在于該ATM網(wǎng)絡(luò)具有另一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)(例如一個移動網(wǎng)絡(luò))的至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件(MSC，BSC)，用以進行呼叫控制和交換控制；所述交換網(wǎng)絡(luò)部件(MSC，BSC)中備有一個ATM交換功能單元，由該網(wǎng)絡(luò)部件的一個呼叫控制單元(31)通過一個內(nèi)部接口(30)進行控制，以便在諸基站(BTS)以及所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件之間實現(xiàn)虛擬ATM傳輸連接的動態(tài)切換。
3.一個根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，在交換網(wǎng)絡(luò)部件以及每一個基站之間提供用于呼叫控制和移動性管理信令的諸信令連接，所述連接對ATM功能單元來說是永久性的和透明的。
4.一個根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述諸信令連接是介于諸基站以及交換網(wǎng)絡(luò)部件之間的諸永久性ATM虛擬信道。
5.一個根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或4所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，在諸基站以及交換網(wǎng)絡(luò)部件之間提供用戶至網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)。
6.一個根據(jù)權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述遠程通信網(wǎng)絡(luò)還包括通過時分復(fù)用傳輸鏈路被連接到所述交換網(wǎng)絡(luò)部件的諸基站或其他諸網(wǎng)絡(luò)部件，還在于，所述交換網(wǎng)絡(luò)部件還包括一個時分復(fù)用交換域(32)，用以切換諸電路交換連接。
7.一個根據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述交換網(wǎng)絡(luò)部件被安排通過一次虛擬ATM連接或一次電路交換連接而切換到該基站或另一個網(wǎng)絡(luò)部件，這取決于所述基站或另一個網(wǎng)絡(luò)部件是否支持ATM傳輸。
8.一個根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件包括一個移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)和/或一個基站控制器(BSC)。
9.一個根據(jù)前面各項權(quán)利要求中任何一項所述的網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，ATM交換功能單元包括裝置(30)，它響應(yīng)于所述交換網(wǎng)絡(luò)部件的控制，通過執(zhí)行一次介于基站以及所述其他點之間的標準的UNI信令過程來實現(xiàn)ATM交換功能，以便為一次呼叫進行建立、釋放或再切換一條邏輯的虛擬信道。
10.一種在一個無線ATM網(wǎng)絡(luò)中用于移動性管理和呼叫控制的方法包括諸移動臺、諸基站以及至少一部ATM交換機，諸基站通過一個用戶至網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)被連接到該交換機，其特征在于在另一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)(例如一個安裝了ATM交換功能單元的移動網(wǎng)絡(luò))的一個單獨的交換網(wǎng)絡(luò)部件中實現(xiàn)與呼叫控制和移動性管理有關(guān)的各種功能；在介于諸基站以及所述移動網(wǎng)絡(luò)部件之間的永久性的邏輯的諸虛擬信道上，通過ATM網(wǎng)絡(luò)透明地傳輸與移動性管理和呼叫控制有關(guān)的信令；借助于使用UNI信令的ATM交換功能單元，在諸基站以及交換網(wǎng)絡(luò)部件和/或其他用戶之間，建立呼叫專用的邏輯的諸虛擬信道。通過內(nèi)部接口，從交換網(wǎng)絡(luò)部件的呼叫控制單元來控制ATM交換功能單元。
11.一種在一個移動網(wǎng)絡(luò)中用于移動性管理和呼叫控制的方法，該方法也用于在諸基站以及所述至少一個交換網(wǎng)絡(luò)部件之間的ATM交換連接的ATM傳輸連接的動態(tài)切換，包括諸移動臺、諸基站以及至少一個用于進行呼叫控制和移動性管理的交換網(wǎng)絡(luò)部件，其特征在于在例如是一個安裝了ATM交換功能單元的移動網(wǎng)絡(luò)的另一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)的一個單獨的交換網(wǎng)絡(luò)部件中實現(xiàn)與呼叫控制和移動性管理有關(guān)的各種功能；在介于諸基站以及所述移動網(wǎng)絡(luò)部件之間的永久性的邏輯的諸虛擬信道上，通過ATM網(wǎng)絡(luò)透明地傳輸與移動性管理和呼叫控制有關(guān)的信令；借助于使用UNI信令的ATM交換功能單元，在諸基站以及交換網(wǎng)絡(luò)部件和/或其他用戶之間，建立呼叫專用的邏輯的諸虛擬信道。通過內(nèi)部接口，從交換網(wǎng)絡(luò)部件的呼叫控制單元來控制ATM交換功能單元。
12.一個移動網(wǎng)絡(luò)的一個交換網(wǎng)絡(luò)部件，其特征在于，該網(wǎng)絡(luò)部件包括一個ATM交換功能單元，用于將虛擬ATM傳輸連接動態(tài)地切換到諸基站，還在于，通過一個內(nèi)部接口，用該網(wǎng)絡(luò)部件的一個呼叫控制單元來控制ATM交換功能單元。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)部件，其特征在于，它還包括一個時分復(fù)用交換域，用以切換各種電路交換連接。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的網(wǎng)絡(luò)部件，其特征在于，該部件被安排通過一次虛擬ATM連接或一次電路交換連接而切換到該基站或其他網(wǎng)絡(luò)部件，這取決于所述基站或其他網(wǎng)絡(luò)部件是否支持ATM傳輸。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)部件，其特征在于，它包括一個移動業(yè)務(wù)交換中心和/或一個基站控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及遠程通信網(wǎng)絡(luò),特別是涉及使用各種異步傳輸模式(ATM)的傳輸系統(tǒng)的各種移動網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明也涉及在ATM系統(tǒng)中的移動性控制和呼叫控制諸功能。根據(jù)本發(fā)明,一個遠程通信網(wǎng)絡(luò)(例如一個移動網(wǎng)絡(luò))的一個網(wǎng)絡(luò)部件(MSC/BSC),它是一種保證實現(xiàn)各種電路交換連接的普通遠程通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),安裝了一個ATM交換功能單元。使用例如在一個PLMN網(wǎng)絡(luò)部件中通常用于控制一個TDM交換域(32)的相同的呼叫與交換控制操作來控制各ATM交換功能單元。在一個最小的實施方案中,一個備有一個適當?shù)目刂平涌?30)的ATM交換城被簡單地安排為取代或并行于TDM交換域。該交換網(wǎng)絡(luò)部件因此變?yōu)橐粋€物理的或邏輯的接口層中的一個ATM網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。使用現(xiàn)有的各種移動網(wǎng)絡(luò)以及當前的各種PLMN網(wǎng)絡(luò)部件所提供的解決方案來實施PLMN級別的信令、移動性管理以及呼叫控制。
文檔編號H04Q7/22GK1251246SQ98803487
公開日2000年4月19日 申請日期1998年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月20日
發(fā)明者米克·奧克寧 申請人:諾基亞電信公司