CN1258936C - 减少移动通信网络中网络控制节点和基站间的信令的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明减小了移动控制节点与一个或多个基站之间的信令。每一个基站的公用控制器控制有关与移动通信单元进行通信的通信资源的分配。单一消息从移动控制节点被发送到至少一个基站去,该消息包含用于标识该一个基站的多个通信资源的信息,例如对应于由基站所支持的多个扇区小区的信道单元。该一个基站的公用控制器给多个通信资源分配最终要由通信资源之一传送到移动通信单元的单一消息。通过从控制节点向基站发送标识基站的多个通信资源的单一消息,而不是对每一个通信资源发送单独的消息,因而就减少了控制节点与多个通信资源之间的信令。

Description

减少移动通信网络中网络控制节点和基站间的信令的方法
技术领域
本发明涉及移动电信系统中节点之间的消息传送,并且特别涉及到用于消除节点之间多余的或者其它不必要的消息的传送。
背景技术
例如蜂窝无线电话系统的移动通信系统一般是作为共同地对被服务区提供完整覆盖的相邻无线小区网络来实现的。移动无线用户可以在系统区域内从一个小区自由地漫游到另外一个小区。一种公知的数字移动无线系统就是全球通信系统(GSM)。尽管有时使用GSM的术语来描述本发明,但是本发明具有广泛的应用,适合于任何类型的蜂窝或其它移动通信系统。
每个小区都由一个包含有无线收发机设备在内的基站来提供服务。若干基站之间可以通过交换节点来连接起来,该交换节点通常被称为是移动交换中心(MSC),该交换中心还可以被连接到其它例如公共交换电话网(PSTN)的其它网络上。
或者,几个基站也可以被连接在基站和MSC之间的基站控制器(BSC)所控制。几个BSC可以典型地被一个单独的MSC来提供服务,用来控制送到或来自其它电话设备和数据通信网络的呼叫。任何一个节点(MSC或BSC)相互连接一组基站,这些节点控制例如寻呼、无线信道分配、切换和功率控制等有关无线的功能。
当呼叫被直接连接到移动通信系统中的移动台(MS)时,在呼叫连接被建立之前,该移动台必须被定位,然后再被寻呼。这些任务是通过令空闲移动台调谐到基站的控制信道上,以及通过令移动台在基站控制信道上周期地发送注册消息来完成的。当移动台从一个小区移动到另外一个小区时,还要重新调谐到当前小区相对应的控制信道上。
为了有效地进行用户的定位和寻呼,蜂窝网络通常被分为几个位置区域(LA),其中位置区域包括一组小区。正如图1所示,位置区域4(LA4)包括小区1-6。在该示例中,五个位置区域LA1-LA5组成移动交换中心(MSC)服务区域。MSC服务区域与访问定位寄存器(VLR)数据库相关联,在该数据库中对当前所处于服务区域内的移动台进行注册。当呼叫按路由被连接到MSC时,MSC去查看VLR以识别被呼叫移动台所注册的当前位置区域。此后,寻呼消息被分配给位于识别到的位置区域内的基站,并且由位于该位置区域内的基站收发机去发送。
随着基站要求的增加,小区的配置和设备的共享也会变得更加复杂。例如,图2A给出采用单一全方位天线的单一小区,这种天线通常被为该小区提供服务的所有基站的收发机中所使用。图2B给出一个更加复杂的配置方案,其中单一基站站点为三个扇区或小区提供服务,每一个扇区小区都拥有自己的定向天线。每一个扇区小区都共享同一个位于基站站点的收发设备。
尽管对若干基站扇区使用相同的收发设备,但寻呼消息还是要从MSC或BSC节点发送到基站站点,供在该基站站点支持的每一个扇区所使用。这样,如果基站为三个扇区提供服务,则会有三个独立的、然而又相同的寻呼消息要从MSC或BSC发送到基站站点。这种多余的消息发送会导致不必要的信令,消耗一定的传输资源,并且会增加数据处理的负担。在发送到某些或所有基站扇区的其他类型控制消息中也同样存在类似的问题,这些控制消息例如是短消息服务(SMS)小区广播消息、用于通知移动台有关网络处理过程的系统信息消息等等。
发明内容
本发明的一个目的在于要克服这种问题,并且消除移动通信系统中节点之间的多余的或其它不必要的信令。
本发明的另外一个目的在于最大限度地减小处理器有关向同一节点发送多消息的负担。
本发明还有一个目的就是,从移动通信系统中的MSC或BSC向基站站点提供单一消息,并且由基站站点向其所支持的多个扇区发送该消息。
本发明的又一个目的就是改进移动无线寻呼操作的速度和性能。
通过本发明可以解决上述问题,并且满足上述提出的目的。在支持与多个移动无线单元通信的移动无线通信系统中,若干基站当中的每一个基站都包含多个无线收发机和一个公用控制器。公用控制器给几个收发机分配无线信道。例如MSC或BSC的交换控制器被连接到基站,并且控制涉及无线单元的通信。该交换控制器发送控制消息(例如移动台寻呼命令、SMS命令、系统信息消息等等)以便去选择一个(或多个)基站。控制消息标识多个与被选中基站相关的信道。被选中基站的公用控制器给每一个用于无线传输的被标识的信道分配控制消息。
每一个信道,例如扇区控制信道或扇区寻呼信道,可以与由基站所支持的多个扇区小区之一相对应。换句话说,每一个扇区小区在公用控制器的控制之下共享基站的无线收发机。相应地,基站的公用控制器分配控制消息,该消息仅仅被发送和接收一次,这使得控制消息可以在几个信道(例如分配给每一个扇区的信道)上发送。
这样,每一个扇区多余的控制消息没有必要在交换控制器(如MSC或BSC)和基站之间发送。如果控制消息是发向定位于该基站所支持的单元之内的移动无线单元的寻呼消息,则只有该单个寻呼消息被交换控制器发送到基站。然后基站的公用控制器把寻呼消息分配给每一个寻呼信道,该寻呼信道是与基站所支持的每个扇区小区相关的。
在本发明不同的特定实施例中,由每一个被选中的基站接收到的、来自交换控制器的单一控制消息指示:该控制消息要在与被选中基站相关的若干信道上多址传播(multicast),或者在与被选中基站相关的所有特定类型信道上广播发送。
因此,本发明的方法可以减少控制节点和多个基站之间的信令,这是通过从控制节点向至少一个基站发送单一消息(该消息包含用来标识一个基站的多个通信资源的信息)、而不是独立地发送每一个通信资源的消息来实现的。
本发明的技术方案包括:
一种在移动通信网络中减少网络控制节点和多个基站之间的信令的方法,包含如下步骤:
为每一个基站建立公用控制器,该公用控制器控制与移动通信单元进行无线通信相关的通信资源的分配;
从移动控制节点向至少一个基站发送消息,以便标识在一个基站处的多个通信资源;
只向该一个基站的多个通信资源的被选中的那些通信资源多址传播该消息;以及
使用被选中的通信资源来传输该多址传播消息。
附图说明
本发明的这些以及其它目的、好处和特点可以通过阅读随后的详述同时参考附图得到更加深刻的理解,附图中相同的单元由相同的参考数字来表示,其中:
图1是覆盖若干位置区域的移动交换中心服务区域的框图;
图2A和2B分别给出单一天线和扇区天线小区配置;
图3是有利地采用本发明的移动通信系统的功能框图;
图4更加详细地给出了与图3中所描述的系统相对应的基站控制器和基站的功能框图;
图5给出与本发明的一个示范实施例相对应的多址传播的消息格式;
图6给出与本发明的一个示范实施例相对应的广播发送的消息格式;
图7是根据本发明的示范实施例,给出采用本方法的示范过程的流程图。
具体实施方式
为了对本发明提供一个完整的理解,在随后的描述中给出特定的细节,例如特别的实施例、信令实施、接口、技术等等,本描述只是出于解释的目的,并不限制本发明。然而很明显地,对于本领域的技术人员来说,本发明可以在其它的、脱离这些特定细节的实施例和应用(包括不是蜂窝电话的应用)中得到实践。例如,当本发明使用GSM术语在例如蜂窝电话网络的环境中来描述时,本领域的技术人员会理解到这些术语只是示范性的,但并不仅仅局限于此,而且本发明可以在任何一种蜂窝电话系统中实施。另外,为了不致于因为一些不必要的细节而混淆本发明,一些公知的方法、接口、设备、和信令技术的详细描述都已经被省略掉了。
图3给出移动通信系统10,这是本发明有利地被实施的一个示范环境。移动通信系统10包括网关移动交换中心(GMSC)12,它与其它外部电话或例如PSTN,ISDN,PSDN等的数据通信系统11接口。如上所述,GMSC12是移动通信系统10中的、发送到移动台(MS)42的呼叫的进入点,因此,每一个移动终结呼叫必须通过GMSC12规定路由而到达适当的MSC,以便发送给被叫的移动台。图3中出于示范的目的给出一个单一MSC14;当然,还可以采用额外的MSC。
为完成初始的路由功能,GMSC12分析输入移动呼叫,并且提取出移动台标识号,例如移动台ISDN(MSISDN)号,以便去标识移动台所注册的本地位置寄存器(HLR)。HLR为每一个用户单元存储位置信息,还包含一个基本的和任何附加的服务的清单,这些服务就是移动用户被授权可以随同着一个与访问位置寄存器(VLR)相对应的当前用户位置号而进行使用的。MSC12查询HLR16,以便得到有关如何为发送到当前为移动台提供服务的移动交换中心服务区的呼叫规定路由的信息。通过使用从访问HLR16所得到的服务区域信息,该呼叫按路由被发送到与访问位置寄存器(VLR)18相关的适当的服务MSC14。VLR18包括一个数据库,该数据库包含有关目前位于相关的服务区域内的所有移动台的信息。特别的是,VLR18包含MSC14所需要的、用以为访问/漫游移动用户提供服务的暂时用户信息。当移动台漫游到一个新的MSC服务区域内时,相关的VLR18会请求有关来自HLR16的移动台的数据,并且将其存储起来。这样,如果漫游的移动台发起呼叫,VLR18内已经含有呼叫建立所需要的信息了。
作为一个提供服务的MSC/VLR对,MSC14和VLR18在通过常规的移动台注册过程之后可以知道在MSC服务区域内的被叫移动台所处的具体位置区域(LA)。然后MSC14通过由参考数字20所标识的“A”接口向基站子系统(BSS)22发送单一寻呼消息,该基站系统(BSS)内包括一个连接到多个基站组(BSs)28、30和32的基站控制器(BSC)24。基站控制器24和基站28、30和32之间的通信通过由参考数字26所标识的“A””接口来完成。
尽管不一定必需在示范性的实施例方案中实施本发明,但基站系统22执行或监控移动通信系统中的基于无线的功能,并且因此去管理与移动台的无线通信,这是通过建立呼叫、挂起呼叫、安排正在进行的呼叫在小区之间的切换等来实现的。在呼叫建立时处理移动台连接的过程中,BSC24向被识别的位置区域内的基站发送寻呼消息。然后基站通过空中接口40在控制信道或合并在控制信道之内的寻呼子信道上发送寻呼消息。当被叫移动台检测到寻呼消息时,它会在基站控制信道上发送确认消息,然后分配业务信道,移动台振铃,并且如果移动用户应答,则建立呼叫连接。
在基站系统22之内有代表性的每一个基站BS1、BS2和BS3分别包括一个用于控制一组有代表性的收发机(TRX)34a和34b,36a-36c,以及38a和38b的基站功能控制器(BSFC)(通常被简称为是“公用控制器”)。正如背景技术部分所描述的,基站功能控制器(BSFC)和收发机设备被安置于单一基站站点之内,但是对多个或一个扇区小区提供服务,每一个扇区拥有自己的天线,但是共享公用控制器和收发机设备。例如,图3中的这种三个基站站点中的一个都可以为三个或六个扇区提供服务。
典型地,给每一个扇区小区分配由基站所提供的部分共享通信资源。这种通信资源包含例如控制信道、寻呼信道、广播信道、业务信道、一部分BSFC24的数据处理开销等。重要的是,当寻呼或其它类型的控制消息要发送给若干基站和若干信元单元时,MSC14仅仅向基站控制器24发送单一寻呼或其它控制消息。基站控制器24向位于所标识的、目前正在为被叫本地台42提供服务的位置区域内的每一个基站的基站功能控制器发送单一寻呼或其它控制消息。然后基站功能控制器24在寻呼或其它与每一个基站所支持的每一个扇区小区相关的信道上分配用于传输的寻呼或其它控制消息。
更加特别地参考图4中给出的功能框图,使用寻呼命令为例,基站控制器24在A接口控制器50接收寻呼命令,并且把它提供给BSC功能控制器52。功能控制器52完成各种功能,其中一些已经在前面描述过了。这些功能之一是要去分析寻呼命令以便判断在寻呼命令中标识了哪一个位置区域和/或小区的清单。然后BSC功能控制器52通过A”接口控制器54在A”接口上向指定的位置区域或正在服务的一个被标识扇区小区内的每一个基站发送寻呼消息。每一个基站包括A”接口控制器60、基站功能控制器62、以及多无线收发信道单元(CU)64a、64b、64c、…64n。术语信道或信道单元包括任何类型的无线信道,例如FDMA系统中的频率、TDMA系统中的一个或多个时隙,CDMA系统中的码片等等。
每一个被选中的基站控制器62判断哪一个信道单元应该传输寻呼命令。某些信道单元(例如业务信道单元)可以被暂时地分配给由基站所支持的任何一个扇区小区,从这种意义上讲,这些信道是被共享的。然而对于每一个扇区小区而言,一个或多个信道单元可以被配置做为控制、寻呼或广播信道单元。换句话说,每一个扇区小区包括其自己的控制、寻呼或广播信道。每一个控制器50、52、54、60和64可以使用软件、硬件或兼用两者来实施。
寻呼(或其它)控制消息可以通过A”接口以任何格式从基站控制器24发送到每一个基站,以某种方式来标明控制消息要被分配给哪一个信道。参考图5和6给出两种示范格式。图5示范给出多址传播消息格式70。该多址传播消息格式包含消息类型域72、信道序号域74、一系列扇区信道76、78和80、以及消息域82。消息类型可以是例如寻呼命令或一条SMS消息。信道序号74标识要去传送那种类型消息的信道单元的序号,而每一个被列出的扇区信道可以识别用于每一个扇区小区的控制、寻呼或广播信道。
图6给出广播格式消息90。域92包括例如寻呼命令的消息类型。域94传送用于标识例如要被广播给所有信道单元的域98中的消息的传输类型。采用域96去限制信道类型,例如所有寻呼信道,而不是所有可能的信道单元。
根据本发明,现在参考图7给出的流程图阐述一个示范方法。最初,BSC(或MSC)接收控制消息(例如寻呼命令),并且判断该控制消息的接收者所处于的小区位置或列表(步骤100)。然后BSC(或MSC)从位置区域或小区列表中识别到相关的基站站点,以便接收该控制消息(步骤102)。在被标识的基站当中,每一个基站功能控制器(BSSC)分析接收到的控制消息,以便判断其消息类型,例如寻呼、短消息命令等等(步骤104)。传输类型也被标识,以便判断其传输类型,例如广播、多址传播等等(步骤106)。然后用于承载要被发送的控制消息的信道或信道类型被识别出来(步骤108)。于是该识别到的信道单元发送控制消息(步骤110)。
这样,通过只向每一个基站发送一条最终被提供给该基站所支持的每一个扇区小区的控制消息,本发明显著地降低了MSC/BSC基站接口上的信令负担。所以,由于比较低的信令负担,作为其结果,本发明还降低了在MSC/BSC和单个基站内的数据处理负担。在寻呼环境中,本发明还提高了移动寻呼操作的效率和整体性能。
尽管本发明的描述与当前被认为是最实用的优选实施例相联系,但本发明的理解并不局限于在此阐述的实施例,而且相反,本发明倾向于覆盖各种各样的修改和等效方案,这些方案包含在附加权利要求的精神和实质之内。例如,尽管示范实施例经常采用寻呼和SMS控制消息的术语来描述,但是本发明适用于任何最终被分配到基站支持的多个信道上的消息类型。

Claims (9)

1.一种在移动通信网络中减少网络控制节点和多个基站之间的信令的方法,包含如下步骤:
为每一个基站建立公用控制器,该公用控制器控制与移动通信单元进行无线通信相关的通信资源的分配;
从移动控制节点向至少一个基站发送消息,以便标识在一个基站处的多个通信资源;
只向该一个基站的多个通信资源的被选中的那些通信资源多址传播该消息;以及
使用被选中的通信资源来传输该多址传播消息。
2.权利要求1中的方法,其中通信资源包括通信信道。
3.权利要求2中的方法,其中每一个通信信道对应于一个信道类型。
4.权利要求3中的方法,其中该信道类型是寻呼信道。
5.权利要求3中的方法,其中该信道类型是短消息服务广播信道。
6.权利要求1中的方法,其中该消息是寻呼命令。
7.权利要求1中的方法,其中基站包括多个收发机,每一个收发机支持一个或多个通信资源,而且其中通信资源之一采用多个收发机。
8.权利要求1中的方法,其中基站包括由基站所支持的多个扇区所共享的收发设备,每一个扇区包括一个相应的扇区天线,而且被分配了多个通信资源之一,从而可使得该消息被传送到移动通信单元,以监视多个扇区的每一个中通信资源。
9.权利要求1中的方法,其中该消息包含一个消息类型域和一个传输类型域,该传输类型域指示该信息只被多址传播给被选中的通信资源。
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