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CN1579076A - 用于固定基站的数据路由的系统与方法 - Google Patents

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CN1579076A CN02821525.7A CN02821525A CN1579076A CN 1579076 A CN1579076 A CN 1579076A CN 02821525 A CN02821525 A CN 02821525A CN 1579076 A CN1579076 A CN 1579076A
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Abstract

一种智能交换系统与方法，在无线接入网(RAN)中的基站收发信机(BTS)(14)和基站控制器(BSC)(20)之间提供交替的、最小成本的电信链路(其可以是无线链路)。根据信号对传输等待时间的敏感性，经由该交替的电信链路(22b)或经由现有的电信链路(22a)传送信号。该交换系统可确定信号对传输等待时间的敏感性。

Description

用于固定基站的数据路由的系统与方法
技术领域
本发明涉及无线电信，尤其涉及无线电信网络中路由业务的方法与系统。
背景技术
在典型的蜂窝无线通信系统(即无线电信网络)中，某个区域在地理上分割为多个基站，每个基站由源于各个基站收发信机(BTS)天线的无线频率(RF)辐射模式或空中接口来定义。多个移动站(比如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)和/或其他装置)可在给定的基站中并行工作，它们都通过空中接口与公用BTS通信。依次地，源于多个基站的BTS可与公用基站控制器(BSC)并行通信，该公用基站控制器可用于聚集和控制多个BTS的业务(traffic)。然后多个BSC可与公用网关比如分组数据服务节点(PDSN)或移动交换中心(MSC)并行通信，该公用网关可用于建立与连接到其他实体或来自其他实体的通信。组合的BTS、BSC与网关包括无线接入网(RAN)，其可提供移动站的网络连接。
实际上，承载业务(即从一用户传送到另一用户的通信，不包括信令信息)可按照公知协议比如CDMA、TDMA、AMPS等，从移动站传送到BTS。然后BTS可聚集来自多个移动站的业务，并且以时分复用(TDM)流或以某些其他的形式将业务传输到BSC。相似地，BSC可聚集来自多个BTS的业务，并且以TDM流或其他的形式将业务传输到网关，以传输到远程实体。相反地，当业务传输到移动站时，该业务可从网关传递到BSC、传递到BTS以及转送到移动站。
随着无线通信普及性的极为迅速的增长，增大无线通信网络的业务容量已成为巨大的需求。这方面的主要焦点在于空中接口。如今，空中接口通信的最为通用的CDMA协议IS-95可支持多至64个并行通信会话(每个通信会话以64个Walsh码的各个Walsh码编码)，每个通信会话的速率高达64kb/s(Kbps)。然而，业界已开始利用更高带宽的空中接口协议，比如cdma20001xRTT(也称为1XMC)，其可支持高达144kbps的速率(使用每个Walsh码两次)，以及cdma2000HDR(高数据速率)，其可支持高达621kps的速率。而且，移动站制造商现在也在生产能够以数字格式比如图形和视频(除语音之外)发送和接收多媒体通信的移动站，这进一步增大对高带宽的需求。
随着空中接口的业务容量增大，无线通信网络中的其他实体和链路必须也能够支持增大的业务流量。不幸的是存在瓶颈。例如，如果BTS要支持同移动站的多个并行高带宽通信，那么BTS和BSC之间的链路必须即时支持所有这些业务。然而BTS和BSC之间的链路典型地为具有有限带宽的传输线路。相似地，BSC和网关比如PDSN或MSC之间的链路典型地为具有有限带宽的传输线路。可通过简单地增加更多传输线路来增大各种网络单元之间的业务容量。但是增加传输线路非常昂贵，因为这需要供应商要么在物理上增加线路，要么从本地交换运营商(LEC)租用附加线路。事实上，从LEC租用线路以增大网络单元之间的业务容量会成为移动供应商的整个运营成本中相当大的一部分。因此，期望有一种用于增大业务容量的更好的解决方案。
发明内容
按照本发明的示范实施例，提供一种方法与系统，用于在RAN中的链路比如BTS-BSC链路(或BSC-MSC/PDSN链路)上支持增长的业务。在该示范实施例中，BTS可通过常规的传输线路，保持连接到BSC，但BTS也可通过卫星链路或另一无线链路，与BSC通信连接。
按照该示范实施例，对延迟敏感的通信可通过BTS和BSC之间的陆线传输链路传送，但其他的通信(即对延迟不敏感的通信)可通过BTS和BSC之间的辅助卫星链路(或其他链路)传送。有利地是，这种设置可释放陆线链路上的带宽，否则这些带宽原本会用以承载语音和数据传输，并且可选地传送的数据传输仍然会到达它们的目的地，可能以更长的等待时间到达。其结果是增大RAN中的整个带宽，由此允许支持最新的高带宽通信。
为便于实施本发明，BTS和BSC可分别通信链接到卫星收发器，并且可包含用以确定给定通信是否对延迟敏感的逻辑。系统内部的依据路由决定的通信可以为IP包的形式。通信的交替传送可依据IP包内的检查属性，这些属性可表明通信是否对延迟敏感。这些检查属性可包括例如源地址和目的地址、有效载荷的内容、IP端口地址、分组协议、服务类型(TOS)标志等。用于路由的逻辑可包括处理器和可由该处理器执行的一组代码，或者可包括硬件实现的多层交换机或另一类型的分组交换机。根据该检查，该逻辑可确定该通信是通过陆线链路还是卫星链路传送。
例如，在从移动站启动给定通信会话时，BTS会接收一个始呼请求信令消息，该消息包括有表示尝试的通信为实时媒体或仅含数据(并且非实时)媒体的参数。如果该参数表示该通信为实时媒体，该逻辑会推断该通信对延迟敏感。结果，BTS可经由陆线链路将业务传送到BSC。另一方面，如果该参数表示该通信仅含数据，该逻辑会推断该通信对延迟不敏感。因此，BTS可经过卫星链路将业务传送到BSC。这对于从BSC到BTS以及经过其他链路(例如BSC-MSC链路或BSC-PDSN链路)上的通信也是适用的。
如本领域所公知的，卫星和其他无线通信会延迟通信。例如，由于增加的延迟会明显地干扰通信，该增加的等待时间对于实时媒体通信比如语音或视频会议会是个问题。然而，增加的等待时间在很大程度上与仅含数据或单向的通信比如文本消息、文件发送或单向流体视频或音频等无关。如果这些通信以基本上连续的顺序晚几秒到达其目的地，接收方仍可能并不察觉(或不介意)其差别。因此，通过使用示范实施例的方法与系统，可增大无线接入网(RAN)的容量，而不会有增加或租用附加的传输线路比如铜线所引起的非常昂贵的成本。而且，使用应用本发明的网络的用户不会察觉到与常规RAN相比而言的整体质量的任何差异。事实上，在某些情况下，应用本发明的网络可改善实时媒体质量。
在对示范实施例部分的如下详细描述中，将更完整地描述本发明的各种实施例的这些和其他特征及优点。
附图说明
这里参照附图描述本发明的示范实施例，在附图中：
图1为表示能够实施本发明示范实施例的电信网络的一部分的简化框图；
图2为表示本发明的示范实施例的简化框图；
图3为表示本发明的可选示范实施例的简化框图；
图4为表示本发明的另一可选示范实施例的简化框图；
图5为表示本发明示范实施例的操作的流程图。
具体实施方式
参照附图，图1表示可应用本发明示范实施例的电信网络的简化框图。如图1所示，该网络可包括：无线接入网(RAN)，其包括各种网络节点比如基站收发信机(BTS)14、基站控制器(BSC)20以及公用网关，比如移动交换中心(MSC)24或分组数据服务节点(PDSN)26，比如CommworksTotal Control 1000分组数据服务节点等。MSC24可为Motorola或Nortel MSC或任何其他合适的MSC。这些部件的设置和功能在本领域是公知的，因此这里不详细描述。
MSC24可用作BSC20和公共交换电话网(PTSN)28之间的接口。相似地，PDSN26可用作BSC20和IP网络30比如移动互联网或因特网之间的接口。由于BSC和MSC二者的功能可集成到一个单元中，BSC20和MSC24不必是分离的实体。
在该电信网络中，多个通信装置比如移动站12可通信连接到BTS14。虽然所示的移动站12为无线电话，但是它可为任何适当的形式，比如(并不限于)无线调制解调器、无线PDA或双向寻呼机。移动站12可利用TIA/EIA-95或TIA/EIA/IS-2000中所述的空中接口同BTS14进行通信。可选地，移动站12可为使用另一技术比如AMPS、TDMA、DECT、GSM、PCS或PWT的蜂窝系统的一部分；所用的蜂窝技术对于实现本发明并不是必要的。
仅为清楚起见，若干网络实体比如BTS和BSC在附图中已省略，但是可实施本发明的网络一般包括例如多个BTS、MSC、移动站等。
典型地，BTS14通过第一通信链路，比如图1中的传输线路22a所示的专用电路交换传输线路，可通信链接到BSC20。传输线路22可以是(或可包括，并非限制性地)铜线、光纤链路或微波链路。
在如图2所示的本发明示范实施例中，BTS14可通过多个通信链路比如第一通信链路22a和第二通信链路22b，通信连接到BSC20。同链路22一样，链路22a可以是(或可包括，并非限制性地)铜线、光纤链路或微波链路。
如下所述的，第二通信链路22b在某些情况下会具有链路22a所不具有的某些固有延迟。
由于第二通信链路22b可能引起的延迟，就需要使用多层交换机如交换机10a和10b，并且经过链路22a或22b传送信号，其取决于信号类型。交换机10a和10b以线速(wire speed)进行第4层到第7层交换。例如，交换机10a和10b可以是Nortel Networks的Alteon180系列网页交换机、FoundryNetwork的第2层到第7层网页交换机、或任何其他合适的多层交换机。交换机10a和10b也可以由微处理器或其他计算机系统实现；它们不必是多层交换机。
交换机10a和10b可依次地分别通信连接到无线收发信机16a和16b。虽然装置10a、10b、16a和16b表示为分离的单元，但是它们的功能也可以任何适当的组合和位置、结合其他部件来实现。例如，装置10a、10b、16a和16b的各种功能可利用一个或多个部件容易地实现，所述部件可集成这些装置的多个功能，同时仍提供独立装置的功能。而且，由于本发明利用一个或多个处理器实现某些功能，这些功能可在计算机或处理器上实现，该计算机或处理器通信连接到、而在物理上分离于用以实现预期功能的其他部件。
进入交换机10a或交换机10b的信号可使用TCP/IP协议或另一网络协议，比如地址解析协议(ARP)、互联网控制消息协议(ICMP)、用户数据报协议(UDP)等。来自BTS14的数据可通过网络接入服务器(NAS)比如NAS8转换为TCP/IP。通过检查各种信号的高级协议层(例如开放系统互连(OSI)模型第4层至第7层)，交换机10a或10b可确定信号对延迟是否敏感。可选地，交换机10a或10b可检测用以表示信号对延迟是否敏感的任何其他信号参数，比如由TIMEIA-95或TIA/EIA/IS-2000所定义的始呼消息中包含的服务选项参数。如果信号对延迟不敏感，就被转换到第二通信链路22b上。
如图2所示，第二通信链路22b可由无线收发信机16a、16b和通信卫星18组成。通信卫星18可以是常规的地球同步卫星，或是低地球轨道卫星，比如未使用的Iridium卫星。虽然卫星通信链路比较昂贵，但是具有足够通信量的通信供应商能够按照速率对业务进行协商，从而使得使用一颗或多颗卫星在经济上比建造或租用附加的专用传输线路更有竞争力。这对于供应商向其客户提供更多业务(需要更大容量的)比如无线网页浏览来说尤为确实。
如图3所示，作为卫星18的替代选择，链路22b可包括多信道多点分布服务(MMDS)路径，该路径使用MMDS全向天线40。作为另一替代选择，如图3所示，链路22b可包括点对点微波链路。因此，第二通信链路22b的物理特性对于系统的正常工作并不重要；一旦信号经由无线收发信机16a和16b传输和接收，并且转换返回到电信网络中，系统的运行是显然的。
一旦信号到达BSC20，可被适当地传送到(取决于信号的类型)分组数据服务节点比如PDSN26，然后传送到分组交换网络比如因特网。该信号也可传送到MSC24，并且从MSC24传送到公用交换电话网(PSTN)。
图5表示本发明的示范实施例中涉及的一组功能，其中经过RAN传播的通信信号在交换机或其他通信管理装置比如交换机10a或10b处被接收。如步骤100所示，对延迟敏感的信号或非延迟敏感信号会在交换机10a或10b被接收。该信号可从RAN节点NAS8向RAN节点BSC20传播，或者以相反的方向传播；系统的运作在两种情况下是相同的。
接着，交换机可用以确定接收到的信号对延迟是否敏感，如步骤102所示。如果确定接收到的信号对延迟敏感，该信号可经由第一通信链路传输，如步骤104所示。如果该信号确定为对延迟不敏感，该信号可经由第二通信链路传输，如步骤106所示。
作为一实例，系统用户可从移动站12启动仅含数据的通信会话。然后，交换机10a或10b可通过根据信号的某个或某些属性来识别终端站(endstation)应用程序是单向的、仅含数据的应用程序，即对延迟不敏感的应用程序，来过滤任何结果信号。因此，该信号可经由第二通信链路22b，从BTS14适当地传输到BSC20，或从BSC20传输到BTS14。
对于本发明的所有实施例，交换机10a或10b不必是多层交换机，或者这些交换机不必是根据任何特定OSI层中包含的信息发送信号。例如，交换机10a或10b可根据任何协议层(单个协议层或与其他层组合)中包含的信息作出路由决定，或者这些交换器可根据深层次的IP包检查以确定从有效载荷传输的数据类型来作出路由决定。
如果用户启动语音呼叫或交互数据呼叫(即对延迟敏感的呼叫)而不是启动单向数据呼叫，交换机10a或10b可通过识别该终端站应用程序(例如语音呼叫)对延迟是敏感的，传送与该呼叫相关联的任何信号。可选地，交换机10a或10b可配置为检测如同TIA/EIA-95或TIA/EIA/IS-2000所定义的业务选项，以确定该呼叫是语音呼叫还是数据呼叫，并且根据确定结果经由预期链路传输该信号。如果该呼叫为语音呼叫，该信号可经由第一通信链路22a，从BTS14传输到BSC20，或从BSC20传输到BTS14。
已说明和描述本发明的示范实施例。然而应当理解，不背离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围的条件下，可对本发明做出变化和改型。

Claims (20)

1.一种用于在一无线接入网中的一第一节点和在该无线接入网中的一第二节点之间管理通信的方法，其中通信经由一第一通信链路在该第一节点和该第二节点之间正常地流动，该方法包括：
确定在该第一节点和该第二节点之间传输的一信号是一特定类型；以及
响应于该确定结果，经由在该第一节点和该第二节点之间的一第二通信链路而非该第一通信链路传输该信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中该第一节点包括一BTS。
3.如权利要求1所述的方法，其中该第二节点包括一BSC。
4.如权利要求1所述的方法，其中该确定结果是针对从该第一节点传输到该第二节点的一信号作出的。
5.如权利要求1所述的方法，其中该确定结果是针对从该第二节点传输到该第一节点的一信号作出的。
6.如权利要求1所述的方法，其中该第二通信链路包括一无线通信链路。
7.如权利要求1所述的方法，其中该第二通信链路包括一卫星通信链路。
8.如权利要求1所述的方法，其中该第二通信链路包括一多信道多点分布服务(MMDS)链路。
9.如权利要求1所述的方法，其中该第二通信链路包括一地域微波链路。
10.一种用于在一无线接入网中的一BTS和在该无线接入网中的一BSC之间管理通信的方法，其中通信经由一第一通信链路在该BTS和该BSC之间正常地流动，该方法包括：
在该BTS处确定在该BTS和该BSC之间传输的一信号是一非延迟敏感信号；以及
响应于该确定结果，经由该BTS和该BSC之间的一第二通信链路而非该第一通信链路传输该信号，该第二通信链路包括一通信卫星。
11.一种用于在一无线接入网中的一第一节点和在该无线接入网中的一第二节点之间管理通信的系统，该系统包括：
一第一通信链路，包括一专用传输线路；
其中通信经由该第一通信链路在该第一节点和该第二节点之间正常地流动，并且其中该通信定义一信号的一种类型；
一第一交换机，以该信号的该类型为基础，判定是经由该第一通信链路还是经由一第二通信链路传送该通信；以及
一第二交换机，以该信号的该类型为基础，判定是经由该第一通信链路还是经由该第二通信链路传送该通信。
12.如权利要求11所述的系统，其中该第二通信链路包括一无线通信链路。
13.如权利要求11所述的系统，其中该第二通信链路包括一卫星通信链路。
14.如权利要求11所述的系统，其中该第二通信链路包括一多信道多点分布服务(MMDS)链路。
15.如权利要求11所述的系统，其中该第二通信链路包括一地域微波通信链路。
16.如权利要求11所述的系统，其中该第一节点包括一BTS。
17.如权利要求11所述的系统，其中该第二节点包括一BSC。
18.如权利要求11所述的系统，其中该第一交换机包括一多层交换机。
19.如权利要求11所述的系统，其中该第二交换机包括一多层交换机。
20.一种用于在一无线接入网中的一BTS和在该无线接入网中的一BSC之间管理通信的系统，该系统包括：
一第一通信链路，包括一专用传输线路；
其中一通信经由该第一通信链路在该BTS和该BSC之间正常地流动，并且其中该通信定义一信号的一种类型；
一第一交换机，以该信号的该类型为基础，判定是经由该第一通信链路还是经由一第二通信链路传送该通信；以及
一第二交换机，以该信号的该类型为基础，判定是经由该第一通信链路还是经由该第二通信链路传送该通信。
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