CN1183788C - 发送业务信息的方法和无线电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种发送分组电信的无线电系统和在一个发送分组电信的无线电系统内的网络部分与终端之间灵活地发送业务信息的方法，在这个无线电系统内在终端(402)与网络部分(400)之间建立一个连接时由一个会话管理机制激活一个连接建立过程。在网络部分与终端之间发送业务信息时，服务需求方激活连接建立过程，在激活期间服务需求方用一个消息指出对业务信息和业务质量的要求(602)。服务提供方用一个或多个包括业务信息的消息进行响应(606)。这个连接建立过程可以在不需要建立一个连接的情况下完成。这样就可以节约无线电路径资源。

Description

发送业务信息的方法和无线电系统
发明领域
本发明涉及发送分组电信(packet traffic)的无线电系统和在发送分组电信的无线电系统内发送业务信息的方法。
发明背景
在当前和正在开发的一些无线电系统中的一个明显的缺点是可用的无线电资源有限。这些有限的无线电频率分配给若干系统和运营方。业已引入了各种解决方法来解决这个问题。
为一般使用设计的现有技术的无线电系统是以电路交换技术为基础的。在按照这种技术实现的系统中，为一个在设备之间的连接保留某个信道。这些设备在整个连接期间都可以用这个信道，无论是否有电信继续在这个信道上传输。这种解决方案对于发送的主要是语音的系统来说足以满足要求。随着电信需求的增长，越来越多的传输连接将用于传输数据。以数据连接发送的电信通常是突发性的，即有时发送大量的数据，从而需要高的传输容量，而有时在信道上只有少量的电信。对于这样的连接，分组交换连接是一个对于充分利用容量的非常实际的解决方案。在分组交换连接中，不是整个连接期间而是只有在需要发送数据时才为终端保留信道。业已开发了利用分组交换电信的各种无线电系统，其中终端之间至少有一些连接利用分组协议建立。这些系统的例子有GPRS(普通分组无线电系统)及其改进型EGPRS(增强的普通分组无线电系统)。
由于数据业务和它们对数据传输容量的要求相互不同，有一些系统能建立不同容量的连接。在典型的数据连接的情况下，终端例如通过互联网接到一个数据网上。这些系统配有会话管理机制，用它来规定连接建立过程。在这个连接建立过程中建立终端与系统的网络部分之间所需的数据连接。
近几年来，无线电系统的用途已显著地增多，为它们也开发了许多业务。这个趋势预期会继续下去。大多数新业务不一定需要一个在终端与系统之间的连接。一个原因是需发送的信息量可能是相当少的，网络部分与终端之间的一些业务所需的连接并不需要连续传输数据，数据只是发送一段很短的时间。
在现有的利用分组通信的系统中，在终端与系统的网络部分之间总是通过会话管理机制建立一个连接；只是连接的质量和容量可以按照需要改变。因此，这种方法不够灵活，会浪费传输容量。
发明概要
本发明的目的是提供一种方法和无线电系统，能在系统内灵活地传输业务信息。这是用一种按照本发明设计的在一个发送分组电信的无线电系统内的一个网络部分与一个终端之间发送业务信息的方法达到的，在这个无线电系统内在终端与网络部分之间建立连接时由会话管理机制激活一个连接建立过程。按照本发明设计的这种方法，在终端与网络部分之间发送业务信息时，服务需求方激活一个连接建立过程，在激活期间服务需求方用一个消息指出对业务信息和业务质量的要求，服务提供方用一个或多个包括业务信息的消息进行响应，这个连接建立过程在不需要建立一个连接的情况下完成。
本发明也涉及一种发送分组电信的无线电系统，在这种无线电系统中终端和网络部分配置成在终端与网络部分之间建立一个连接时由会话管理机制激活一个连接建立过程。在按照本发明设计的这种系统中，服务需求方配置成在它要求发送业务信息时在一个消息内发送对业务信息和业务质量的要求，而服务提供方配置成用一个或多个包括业务信息的消息进行响应，终端和网络部分配置成在不需要建立一个连接的情况下完成这个连接建立过程。
本发明的这种方法和系统具有一些优点。可以用一个连接建立过程建立实际的数据连接和提供不要求实际连接的服务。由于不必为每个业务建立连接，资源管理更为灵活，而且不会浪费资源。由于连接建立过程的这种灵活性，可以很方便地将一些新的业务引入系统。
附图简要说明
本发明将结合附图以优选实施例为例详细进行说明。在这些附图中：
图1例示了一个可以应用本发明的电信系统；
图2例示了另一个移动通信系统的结构；
图3更为详细地示出了所例示的移动通信系统的结构；
图4例示了在按照本发明设计的系统内所用的收发信机的结构；
图5例示了蜂窝无线电网的一些组成部分的协议组；以及
图6例示了按照本发明设计的方法的一个优选实施例。
发明详细说明
本发明可以应用于各种发送分组电信和为终端提供不同的无线电通路特性的无线电系统。它与系统使用哪种多址接入方法无关。例如，可以用CDMA、WCDMA和TDMA作为多址连接方法。此外，系统可以支持电路交换和分组交换两种连接。图1例示了可以应用按照本发明设计的解决方案的数字数据传输系统。这是一个蜂窝无线电系统的一部分，包括具有对用户终端208至212的双向连接202至206的基站200。基站还接至基站控制器214，基站控制器214将这些终端连接发送给网络的其他部分。在图2这个简化的例子中，连接可以包括电路交换和分组交换两种连接。
下面将结合图2说明一个用作本发明的优选实施例的移动通信系统的结构。这个移动通信系统的主要部分是核心网络CN、陆地无线电接入网BSS和用户终端MS。在这个例子中，CN与BSS之间的接口称为Gb接口，而BSS与MS之间的接口称为Urn接口。
无线电接入网包括一些基站子系统BSS。每个基站子系统BSS包括一个基站控制器BSC和一个或多个具有收发信机的基站收发信台BTS。基站控制器BSC与基站收发信台BTS之间的接口还没有标准化。基站的覆盖区，即小区，在图3中标为C。
图2所示是相当简要的，因此将以图3所示的蜂窝无线电系统为例详细进行说明。图3只包括最为基本的一些部件，但是所属技术领域的专业人员很清楚，传统的蜂窝无线电网还包括其他一些在这里不必详细讨论的功能和结构。还应该注意的是，图3只示出了一种可行的结构。在按照本发明设计的系统中，详细情况可以与图2所示的有所不同，但是这些差别对于本发明来说是没有关系的。
蜂窝无线电网通常包括一个固定网的基础设施，即网络部分400，以及一些可以是固定的、设置在车辆内的或者是便携式的用户终端402。网络部分400包括一些基站404。基站相应前面的图中的节点B。若干个基站404由一个与这些基站通信的基站控制器406集中控制。基站404包括收发信机408和多路传输单元412。
基站404还包括一个控制收发信机408和多路器412操作的控制单元410。多路器412用来将若干收发信机408所用的业务和控制信道安排在一个传输连接414上。传输连接414形成一个称为lub的接口。
基站404的这些收发信机408连接到天线单元418，用来建立与用户终端402的双向无线电连接416。需在双向无线电连接416上发送的帧的结构是系统专用的，称为无线接口Um。
基站控制器406包括群交换机420和控制单元422。群交换机420用来交换语音和数据以及连接信号传输电路。由基站404和无线电网控制器406形成的无线电网子系统432还包括一个代码转换器424。代码转换器424通常配置在尽可能接近移动业务交换中心428处，因为这样在以蜂窝无线电网的格式在代码转换器424与无线电网控制器406之间发送语音时可以节约传输容量。
代码转换器424将在公共电话交换网与无线电话网之间所用的不同的数字语音编码格式变换成一个兼容格式，例如将固定网的格式变换成蜂窝无线电网的格式，反之亦然。控制单元422负责呼叫控制、移动性管理、统计信息和信令的收集。
图3还例示了移动业务交换中心428和网关移动业务交换中心430。网关移动业务交换中心430负责移动通信系统的外部连接，在本例中负责与公共电话交换网436的连接。
如图3所示，群交换机420可以建立通过移动业务交换中心428与公共电话交换网(PSTN)436的连接和建立与分组传输网442的连接。
分组传输网442与群交换机420之间的连接由支持节点(SGSN，服务GPRS支持节点)440建立。支持节点440的作用是在基站系统与网关节点(GGSN，网关GPRS支持节点)444之间发送分组，保存处在它负责的区域内的用户终端402的位置的记录。
网关节点444将公共分组传输网446与分组传输网442连接起来。在这个接口可以用互联网协议或X.25协议。网关节点444通过封装分组传输网442的内部结构对公共分组传输网446隐藏了分组传输网442的内部结构，因此公共分组传输网446将分组传输网442看成一个包括可以通过公共分组传输向它发送分组和接收它发送的分组的用户终端402的子网络。
分组传输网442通常是一个应用互联网协议的专用网，承载信令和封装的用户数据。就互联网协议层下的体系结构和协议而言，网络442的结构可以按照运营方改变。
公共分组传输网446可以例如是国际互联网，有一个连接到互联网上需要向用户终端402发送分组的终端448，例如为一个服务器计算机。
在无线接口416处通常用不涉及电路交换传输的时隙来进行分组传输。为分组传输动态地保留容量，也就是说，在接收到数据传输请求时可以为分组传输分配任何自由信道。这种安排是很灵活的，这意味着电路交换连接优先于分组传输连接。如果必要的话，电路交换传输压倒分组交换传输，也就是说可以将分组交换传输所用的时隙分配给电路交换传输。这是可以的，因为对于分组交换传输来说这样的中断并不会有什么问题，传输可以用另一个配给的时隙继续下去。这种安排还可以实现成不给电路交换传输绝对优先权，对电路交换和分组交换传输请求按它们到达的次序进行服务。然而，这些安排不是本发明的研究对象。
图4详细示出了收发信机408的结构。接收机(RX)500包括一个用来阻止在所希望的频带外的频率的滤波器。此后，信号变换为中频或者直接变换为基带，在模/数变换器(A/D)502内采样和量化。均衡器(EQ)504用来抵消干扰，干扰多路径传播所引起的干扰。解调器(DEMOD)506从经均衡的信号中得出一个比特流，发送给多路分路器(DEMUX)508。多路分路器508将这个比特流按不同的时隙分离出各个独立的逻辑信道。信道编码解码器(CH CODEC)516对不同的逻辑信道的比特流进行解码，确定整个比特流是否包括要发送给控制单元(CHTL)514的信令信息或者这个比特流是否包括要转发(540)给基站406的代码转换器424的语音。信道编码解码器516还对差错进行纠正。控制单元514执行内部控制任务，控制各个单元。突发脉冲串产生器(BURST)528在从编码解码器516接收的数据上添加一个训练序列和一些尾部比特。多路复用器(MUX)526为每个突发脉冲串指出一个时隙。调制器(MOD)524将数字信号调制到一个射频载波上。这个操作是模拟操作，因此需要用数/模变换器(D/A)522执行。发射机(TX)520包括一个限制带宽的滤波器。发射机520还控制输出的传输功率。合成器(SYNTH)512为不同的单元提供必要的频率。合成器512的时钟可以本地控制，也从其它地方例如从基站控制器506以集中方式控制。合成器512例如用一个压控振荡器产生这些必需的频率。
如图4所示，收发信机的结构还可以分成射频部分530和带软件的数字信号处理器532。射频部分530包括接收机500、发射机520和合成器512。数字信号处理器及其软件532包括均衡器504、解调器506、多路分路器508、信道编码解码器516、控制单元514、突发脉冲串产生器528、多路复用器526和调制器524。模/数变换器502用来将模拟无线电信号变换成数字无线电信号，而数/模变换器522用来将数字信号变换成模拟信号。
用户终端402的结构也可以用图4中所示的收发信机408来说明。用户终端402的这些部件起着与收发信机408的那些相同的作用。除了上面所说明的，用户终端可以包括一个配置在天线418与接收机500和发射机502之间的双工滤波器、一些用户接口部分和一个语音编码解码器。语音编码解码器通过通路540接到信道编码解码器516上。按照本发明的优选实施例设计的一些操作通常在终端内由软件实现，也就是说在终端的控制单元内由有所需的命令的软件实现。
图5示出了EGPRS的控制面协议组。应指出的是，这些实施例并不局限于EGPRS。这个协议组是按照ISO(国际标准化组织)的OSI(开放系统互连)模型形成的。在ISO模型中，一些协议组被分成各个层。原则上，可以有7层。图5示出了在每个网元内处理哪些协议部分。图中所例示的这些网元分别是用户终端MS、基站系统BSS、支持节点SGSN和网关节点GGSN。基站和基站控制器没有独立示出，因为在它们之间还没有定义接口。原则上，为基站系统BSS规定的协议处理可以自由地在基站404和基站控制器406之间划分，但是实际上不在代码转换器424之间划分，即使代码转换器424属于基站系统BSS。不同的网元由在它们之间的接口Um、Gb和Gn隔开。
在每个设备MS、BSS、SGSN、GGSN内的层逻辑上与在另一个设备内的一个层通信。只有最下面的物理层直接相互通信。其他的层总是利用下一层所提供的服务。因此，消息在物理上必须在垂直方向上通过这些层，消息只有在最下面的层才可以在水平方向上在这些层之间传播。
实际比特级数据总是用第一物理层RF(L1)发送的。在物理层内规定了接入一个物理传输通路所需的机械、电和操作性能。第二层，也就是数据链路层，利用物理层的提供可靠的数据传输的服务，而且对例如传输差错进行纠正。在无线接口416处，数据链路层被分成RLC/MAC子层和LLC子层。第三层，也就是网络层，为上面的层提供与用来建立设备之间的连接的数据传输和交换技术无关的独立性。网络层负责例如建立、维护和释放连接。在GSM中，网络层也称为信令层。它具有两个主要功能：为消息进行路由选择和使两个实体之间同时可以有几个独立的连接。
网络层包括会话管理SM子层和GPRS移动性管理GMM子层。
移动性管理子层GMM负责管理用户终端的用户运动引起的后果，而不直接与无线电资源管理有关。在固定网中，这个子层要检验用户的权利和将用户连接到网络上。在蜂窝无线电网中，这个子层因此支持用户的移动性、注册和对移动性数据的管理。这个子层也检验用户终端的标志和所允许的业务的标志。在这个子层内消息在用户终端MS与支持节点SGSN之间发送。
会话管理子层SM管理所有与分组交换呼叫的管理有关的操作，但它不检测用户的移动性。会话管理子层SM建立、维护和释放连接。对于用户终端始发的呼叫和对于用户终端终接地呼叫它具有独立的程序。在这个子层内消息也在用户终端MS和支持节点SGSN之间发送。
在基站系统BSS内，对会话管理子层SM和移动性管理子层GMM的消息的处理是透明的，也就是说，只是来回传送。
在网络部分内，按照本发明的优选实施例设计的功能可以方便地由软件实现。包括必要的命令的软件可以嵌入支持节点(SGSN)。
在按照本发明的优选实施例设计的解决方案中，为会话管理机制规定了两种各需要各自的参数的程序：对于所有的业务都是共同的通用程序，以及对于不同的业务是不同的业务专用程序。
通用程序的一个例子是业务请求和对业务请求的响应。可以为这个程序规定两个消息：SM SERVICE REQUEST(SM业务请求)和SMSERVICE RESPONSE(SM业务响应)。这两个消息最好具有以下形式：
SM SERVICE REQUEST：(业务共同参数，业务专用参数)
SM SERVICE RESPONSE：(业务共同参数，业务专用参数)
因此，这两个消息都含有一个对于所有的业务得是共同的参数块和一个业务专用参数块。
业务专用程序的一个例子是由例如对一个终端定位的业务所需的通知程式(notification scheme)。通知程式例如用于GSM系统的定位过程，相应的程序也可以结合本解决方案应用。通知程式例如可参见GSM规范03.71：定位业务(LCS)；章节7.6.1内的功能描述-阶段2。在这里说明两个消息：Location Notification Invoke(位置通知调用)和Location Notification Return Result(位置通知返回结果)。在按照本发明的一个优选实施例设计的解决方案中，为会话管理定义了一些逻辑状态来协调业务信息的传输。这些状态可以分别为终端和网络部分定义。以下状态是为终端定义的：
NON-PDP-INACTIVE            在这个状态下没有业务传输
NON-PDP-INACTIVE-PENDING    终端已激活业务信息的传输
NON-PDP-INACTIVE-PENDING    终端已激活终止业务信息的传输
NON-PDP-ACTIVE              正在进行业务信息的传输
相应状态为网络部分定义如下：
NON-PDP-INACTIVE            在这个状态下没有业务传输
NON-PDP-INACTIVE-PENDING    网络部分已激活终止业务信息的传输
NON-PDP-INACTIVE-PENDING    网络部分已激活终止业务信息的传输
NON-PDP-ACTIVE              正在进行业务信息的传输
NPN-PDP-MODIFY-PENDING      网络部分已请求改变业务信息的传输。
下面将通过图6所示的流程图说明按照本发明的优选实施例设计的解决方案。例如，可以认为终端需要得到服务，而由网络部分提供服务。终端，即服务需求方，按照连接建立过程向网络部分发送一个消息。这个消息指出对业务信息和业务质量的要求。
在这个例子中可以认为该业务是一个定位业务，即终端向网络请求有关它的位置的信息。在这里以GPRS(普通分组无线电系统)作为例子，但本发明并不局限于此。
过程开始于方框600。在方框602，用户终端通过无线电网(在本例中为基站系统BSS)向核心网(在本例中为支持节点SGSN)发送一个请求定位业务的请求消息SM SERVICE REQUEST。如果需要的话，接着可以执行保安程序，例如按照现有技术识别用户终端。为了清楚起见，这里没有示出这些保安程序。
然后，按照方框604执行在消息中所请求的定位业务的至少一个操作。请求消息涉及以下定位业务操作之一：确定用户终端的位置，向用户终端发送定位辅助数据，或者向用户终端发送对定位辅助数据解密的加密密钥。这些均不属于本发明的范围，因此在这里不进行详细说明。
在执行了所希望的操作后，在步骤606，核心网络SGSN通过无线电网向用户终端发送一个对请求消息的响应消息SM SERVICERESPONSE。于是，本方法在方框608结束。在本例中，响应消息可以至少含有以下信息之一：用户终端的位置，定位辅助数据，对定位辅助数据解密的加密密钥，错误代码。这请求消息和响应消息是与OSI模型第三层相应的协议层的消息。
虽然本发明是结合附图所示的例子进行说明的，但显然本发明并不局限于此。本发明可以根据在所附权利要求书给出的独创性构思以各种方式加以修改。

Claims (8)

1.一种在一个发送分组电信的无线电系统内的网络部分与终端之间发送业务信息的方法，在所述无线电系统内在终端(402)与网络部分(400)之间建立连接时通过一个会话管理机制激活一个连接建立过程，其特征是：
在网络部分与终端之间发送业务信息时，业务需求方激活连接建立过程；
在激活期间业务需求方用一个消息指出对业务信息和业务质量的要求；
服务提供方用一个或多个包括业务信息的消息进行响应。
2.一种按照权利要求1所述的方法，其特征是：服务需求方发送的消息包括一个对于所有业务都是共同的参数块。
3.一种按照权利要求1所述的方法，其特征是：服务需求方发送的消息包括一个业务专用的参数块。
4.一种按照权利要求1所述的方法，其特征是：服务提供方发送的一个或多个消息包括一个对于所有业务都是共同的参数块。
5.一种按照权利要求1所述的方法，其特征是：服务提供方发送的一个或多个消息包括一个业务专用的参数块。
6.一种传送分组业务的无线电系统，其中终端和系统的网络部分各包括一个收发信机，终端(402)和网络部分(400)配置成在终端(402)与网络部分(400)之间建立一个连接时，通过一个会话管理机制(SM)激活一个连接建立过程，其特征在于，需求业务的系统收发信机包括一个控制单元(514)，用于在需要发送业务信息时激活连接建立过程，以在一个消息内发送对业务信息和业务质量的要求；
提供业务的收发信机包括一个控制单元(514)，配置成用一个或多个包括业务信息的消息进行响应；以及
收发信机机的控制单元(514)被配置成在不需要建立一个连接的情况下完成连接建立过程。
7.一种按照权利要求6所述的系统，其特征是服务提供方是终端，而服务需求方是系统的网络部分。
8.一种按照权利要求6所述的系统，其特征是服务提供方是网部分，而服务需求方是系统的终端。
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