CN100469192C - 无线本地回路 - Google Patents

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Abstract

一种无线本地回路系统，通过考虑这些连接所需要的想要建立的至用户站的连接的类型、无线电数据传输容量、在某些情况下的QoS参数和网络资源，管理由多个用户站共享的无线电数据传输容量和网络资源。该用户站包括数据和电话端口，并可包括有助于管理过程的用户使用客户端(SUC)。在每一用户站中的SUC和网络使用管理器(NUM)通信，以从基站请求网络资源。在确定是否建立想要的连接时，该NUM确定用于想要的连接的数据传输容量和/或QoS等级的要求，并考虑在该基站或该基站的区域网络资源的使用率。该NUM可考虑数据传输容量的需要的等级和想要的等级和/或QoS等级，并按照任一等级或在它们之间为连接分配资源。该SUC和NUM能基于合适的基础将连接的建立区分优先次序，该基础包括该连接的类型、该连接的各方、该连接的收入潜力和在用户站用于该连接的端口等。

Description

无线本地回路
技术领域
本发明涉及一种通过无线介质提供本地回路远程通信服务或类似服务的系统、装置和方法。本发明尤其涉及按能提供可用的共享无线电资源的较好使用率的方式为数据和语音提供上述服务，该无线电资源包括电磁波谱/带宽、传送功率能级和网络资源。
背景技术
近年来，人们对通过和公共交换电话网络(PSTN)铜线本地回路不同的介质提供本地回路服务表现出很大的兴趣。本地回路服务，也称“最后一公里”服务，是在该用户位置和本地电话局或该PSTN的其它接入点之间的连接。
传统铜线本地回路基础设施的替代物之一是无线本地回路(WLL)系统，该WLL系统将用户连接至使用无线电信号的PSTN，作为铜线布线的代替物，通过在该用户和该PSTN之间的全部或部分连接交换信息。至今，WLL系统已经被装置在很多地区，主要是在那些为本地回路服务建立铜线基础设施的费用非常高昂的第三世界国家或发展中国家。在更多的已经存在铜线基础设施的工业化地区如北美，为了在本地接入服务中进行竞争，对WLL依然有很大的兴趣。
一般地，到目前为止，开发的和/或计划开发的WLL系统基于为蜂窝移动语音系统而开发的技术组建，包括模拟蜂窝(AMPS)和GSM或CDMA(PCS)蜂窝系统。至今，在提供移动无线电通信服务方面，这样的系统被证明非常成功，并在它们的技术方面取得了很大的发展。
然而，本发明的发明者认为，虽然基于移动蜂窝技术的WLL系统能提供比较好的语音性能，但是它们不能提供一系列符合成本效率的服务和/或无线电资源的效率，这正是提供语音和数据服务的WLL系统所希望的。
美国专利第6,075,784号(Frankel等人)描述了一种远程数据终端，该远程数据终端支持两个或更多的电话和/或数据服务，并且通过一种替代传统本地回路的数字用户线路(DSL)连接至网络。然而Frankel所述的远程数据终端没有论及在该用户端的多个装置/多个用户之间共享该DSL线路，因为该DSL线路不与其他用户/远程端共享，Frankel没有描述多个用户装置之间的数据传输和/或网络资源的管理。
因此希望有一种通过无线通信提供本地回路服务的系统、装置和方法，该系统、装置和方法允许以一种有效的方式提供多种服务。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种通过无线通信提供本地回路服务和类似服务的新型的系统、装置和方法，避免或减轻现有技术的上述缺点中的至少一些。
根据本方明的第一方面，提供了一种无线本地回路系统，包括：
网络使用管理器；
至少一个基站，所述基站包括天线、调制解调器和通信系统；以及
多个用户站，每一用户站包括天线、无线电装置和调制解调器，用以与所述至少一个基站、至少两个用户通信端口和用户使用客户端交换信息，可使用所述网络使用管理器将所述系统中的容量分配给所述的两个用户通信端口中的至少一个，以在所述基站和所述至少一个用户通信端口之间建立连接。
该通信系统优选包括交换机和路由器。当建立连接时，还优选考虑想要的容量等级和需要的容量等级，所述网络使用管理器分配所述想要的容量等级(当所述想要的容量可用并适合时)和所述需要的容量等级(当所述需要的容量可得到并适合而所述想要的容量等级不可得到并不适合时)。
所述基站优选包括至少两个区域，并且每个区域连接的天线是定向天线。所述通信端口中的至少一个还优选是电话端口，而所述通信端口中的另一个是数据端口。
随着网络条件的变化，所述网络使用管理器优选可用来减少和/或增加用户站的分配容量。
根据本发明的另一方面，提供了用于无线本地回路的用户站，包括：
连接在调制解调器和天线之间的无线电装置；
连接在所述调制解调器和至少两个通信端口之间的处理器，所述处理器通过所述无线电装置与基站通信，至少管理用于在所述基站和所述两个通信端口中的至少一个之间的连接的无线电带宽的分配。
该两个通信端口中的至少一个优选是电话端口，并且该两个通信端口中的另一个是数据端口。该用户站还优选包括无线介质端口，以与在该用户站附近的适当使能装置进行通信。该用户站优选包括确定想要的连接的目的的装置，所述装置包括检查该通信访问的该IP端口的装置、建立该连接的用户站的通信端口和/或由该过程或想要该连接的用户提供的明确的指示。
根据本发明的另一方面，提供了一种管理在无线本地回路中的至少一个基站和多个用户站之间的通信的方法，通过由所述基站和每个所述的用户站共享的无线电带宽实现通信，所述基站完成如下步骤：
(i)接收来自用户站的请求，以建立所述基站和所述用户站之间的想要的连接，所述请求指示所述想要的连接的类型；
(ii)检查每一接收的请求和信息，所述信息代表当前分配给所述用户站的所述无线电带宽的情况，以确定是否将另外的带宽分配给做出所述请求的所述用户站，所述检查考虑所述指定类型的连接需要的带宽和/或网络资源的量；
(iii)当确定这样做是适当的时，按照确定的那样分配带宽和/或网络资源并建立所述至所述用户站的连接；
(iv)更新所述保存的信息以通过每个所述用户站反映所述分配的带宽和/或网络资源的使用量，和/或反映连接终止后不再分配给用户站的带宽；以及
(v)重复步骤(i)至(iv)。
本发明提供了一种无线本地回路系统，通过考虑由用户站建立的想要的连接的类型和这些连接所需要的无线电带宽和在某些情况下诸如最长等待时间、数据速率等的服务质量(QoS)参数，来管理由多个用户站共享的无线电带宽。该用户站包括数据端口和电话端口，并且可包括有助于管理过程的用户使用客户端(SUC)。在每个用户站中的SUC与网络使用管理器(NUM)通信以从基站请求网络资源。在确定是否建立该想要的连接时，该NUM考虑用于想要的连接的带宽和/或QoS等级以及网络资源的使用率。该SUC能明确地将连接的必要条件通知该NUM，或该NUM能通过预先同意的限定该用户站的服务等级或任何其它适合的方法，根据所请求的连接的类型确定该必要条件。该必要条件可包括要求的和想要的带宽和/或QoS等级，该NUM能根据两个等级中的任一等级或它们之间的等级分配用于该连接的资源，该分配要适当地依靠网络使用条件和/或对用户的服务承诺和/或经济利益，例如将为这样的服务等级支付费用的用户的资源分配列入优先地位。此外，该SUC和NUM能基于合适的基础把连接的建立区分优先次序，该基础包括连接的类型，连接的各方，连接的收入潜力和在用户站的该连接的端口。
附图简要说明
下边将参考附图仅通过例子描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了本发明的WLL系统的示意图；
图2示出了图1所示系统的用户站的示意图；
图3示出了图1所示系统的多区域基站的示意图；和
图4示出了图1所示系统的单区域基站的示意图。
具体实施方式
按照本发明的实施例的无线回路(WLL)系统通常如图1中20所示。系统20包括无线电基站24，该无线电基站通过一个或多个回路28优选连接至语音和/或数据远程通信网络(未示出)，如基于线路的陆地交换电话网络和/或数据网络。回路28可以是T1、T3、E1、E3、OC3或其它适合的陆线线路，或可以是卫星或其它无线或微波信道线路或本领域技术人员能想到的任何其它适合作为回路的线路。
基站24与多个安装于用户房屋的用户站32通信。根据可用的无线资源(电磁波谱、发送功率等)的量、使用的多址技术(FDMA、TDMA、CDMA等)和/或该用户站32的配置和要求，可设想基站24可为“n”个用户站服务，其中n为一百或更多。
在本发明的示意性实施例中，每一用户站32提供用于两个传统电话36、40的电话端口，用于传真机44的电话端口和用于诸如个人计算机或信息设备48的数字网络装置的数据端口。下面将进一步描述该电话连接端口，该电话连接端口可以是标准RJ-11连接器或本领域技术人员能想到的任何其它适合的连接器/端口。该数据端口可以是RJ-45以太网(Ethernet)端口，或任何其它连接至数字网络使能装置的适合的连接器/端口。对本领域的技术人员来说显而易见的是，可以任意地提供端口的其它类型和/或组合。例如，可设想的是，在某些情况下，与出现的“蓝牙”或IEEE802.11标准兼容的无线电装置将作为无线介质端口49(用于用户站32b)被包含在某些用户站32中，以允许用户站32和在其附近适当的使能装置之间的无线通信。还可设想的是，可提供通过红外线介质或其它无线介质与适当的使能装置通信的无线介质端口49。
在基站24和每一用户站32之间建立通信信道52。信道52用于需要时在基站24和各个用户站32之间优选分组传递数据(语音数据表示数字化的语音谈话，“纯粹的”数据表示电子邮件、html文件、流式视频等)。对所用的分组通信工具/类型不作特别限定，并且可以包括IP(TCP或UDP)和/或属于这一类型的变更，或本领域技术人员能想到的其它任何分组工具。
在基站24和在该基站24的接收覆盖区(footprint)中或在如下所述的多区域基站24的情况下或在基站24相应区域的接收覆盖区中的所有的用户站32之间共享用于信道52的无线电资源。可通过本领域技术人员能想到的任何适合的多址技术如CDMA、OFDM、TDMA或FDMA和/或通过在基站24和用户站32之间分包发送信息在该共享带宽上形成信道52。如本文所用，术语无线电资源包括所有的因素，该因素通过多个用户站限制无线电信道的共享。无线电资源包括由系统20分配的可供使用的电磁波谱量，可根据多址技术如频率带宽、时隙、用沃尔什(Walsh)或金氏(Gold)码编码的信道等共享该电磁波谱量，并且还可包括用于传送无线电信号的电量，该电量通常受所许可的无线电磁波谱和/或形成的干扰(在CDMA或类似的多址系统中)的限制。
正如所知，基站可以操作多个区域，受定向天线限制，每个区域包括一个不同的接收覆盖区并且这允许重复使用在区域之间的可用无线电磁波谱。同样，通过使用具有180°的广播角度的天线，可在一个基站使用两个区域，或具有不同广播角度的天线能随意组合形成具有不同角度的区域。在本文中设想了用户分布和用户数量所需要的具有多个区域的基站24。
虽然通常假设在任何接收覆盖区内的无线资源量是固定的并且产生一个给定的数据传输容量，该可用的数据传输容量可以在下行方向(从基站24至用户站32)和上行方向(从用户站32至基站24)之间变动。在CDMA的基于多址的方法中，在来自多个用户广播上行的信号之间的干扰能降低来自较高数据速率的总的上行数据速率，该较高数据速率可从下行方向获得，并且在所有的多址方法中，用户向上行传送所使用的降低的功率能级通常限制了上行的最高数据速率。
可沿任一方向任意分配可用的数据传输容量至各个信道52。因此，例如，当在所有的信道52之间平均分配下行的数据容量时，在一个时间间隔，为满足用户站32a的很高的数据传输要求，系统20可以将上行的总数据容量中相当大的部分提供给信道52a，并且几乎没有上行的数据容量提供给信道52b、52c一直到信道52n。在随后的时间中，当已将用户站32a的特定需要编址后，系统20可以基于更平均的基础或其它基础在信道52a至信道52n之间分配上行的和下行的数据容量。
图2更详细地示出用户站32的一个实施例。用户站32包括至少一个天线100和无线电装置104。如本文所用，术语天线是用来包括单天线和天线组合，这对本领域的技术人员来说将是显而易见的。
用户站32还包括上述的电话连接端口，在本图中用端口108a、108b和108c表示，该电话连接端口分别用于连接传统的电话和/或在音频中调制数据的数据装置(如传真机)，以及一个数据端口112。每个电话端口108被连接至用户线路接口电路(SLIC)，如由位于加利福尼亚州(CA)桑尼维尔市(Sunnyvale)的One AMD Place的AMD公司制造的AM79R79振铃SLIC或任何其它提供必要信号、电压电平和用于这些电话连接的其它有关电的要求的适合的SLIC。数据端口112被连接至以太网络接口控制器(NIC)120或本领域技术人员能想到的其它适合的NIC。每个SLIC116和NIC120被连接至处理器124，如Intel公司制造的StrongARM微处理器。
处理器124还可被连接至调制器/解调器(调制解调器)装置128，该装置被建造以用于无线电系统，并且调制解调器128可作为无线电装置104的接口。调制解调器128运行以与传送的信号同步、建立无线电波传播模型、选择信道和执行纠错代码和自动重发请求和通常使用适合的多址技术(TDMA、FDMA、CDMA、OFDM等)建立和一个或更多基站24通信的通信信道52。
在本发明的实施例中，无线电装置104和调制解调器128采用了宽带码分多址技术，该技术和由第三代合作方案(3GPP)所确定的技术相似。目前优选宽带CDMA，因为发明者相信它能通过利用WLL的相对稳定的定址位置增加可用带宽的总容量。然而，虽然目前优选宽带CDMA技术，还可设想的是，如果想要，也可采用FDMA、CDMA、OFDM技术或其它多址技术或及其组合。
处理器124还可被连接至一个或多个数字信号处理器(DSP)132，如由美国诺伍德的模拟装置公司(Analog Devices，Inc.of OneTechnology Way，Norwood，USA)制造的AD2100家族的DSP。DSP132有助于执行信号处理任务，如加密、信道译码、滤波等。虽然目前在用户站32中优选提供至少一个DSP132，可设想这不是必需的，特别随着可用作处理器124的微处理器继续提高其性能和/或降低成本，在某些情况下处理器124可以完成所有必需的功能。
结合DSP132(如果存在)处理器124可完成多种功能，包括执行用于每个端口108和端口112的适合的语音编码器(声码器)、滤波器、编码器、数据压缩器和/或解压缩器、分组组合/拆卸等。目前，可使用一个或多个编码译码器(未示出)，如由模拟装置公司(Analog Devices，Inc.)制造的AD73322编码译码器，和处理器124用于模/数(A/D)和数/模(D/A)转换，执行对语音连接的的频带限制和A-law动态范围压缩。然而可设想的是，尽管可以单独地或作为处理器124或DSP132(如果存在)的板载(onboard)功能提供适合的A/D和D/A转换和其它相关的功能，根据DSP132是否存在和/或DSP132的性能和/或处理器124，可删去这些编码译码器。
如果适当，可将该处理功能应用于该端口。例如，如果端口108c被用户识别为仅用于传真的连接，在从那个端口接收的数据上将不能执行语音压缩编码。同样，在数据端口112上也不能执行语音编码，但是数据压缩或其它压缩技术可被使用于在这个端口和/或从如108c的专用传真端口接收的数据。
另一方面，每个电话端口108可使用适合的技术以确定连接至其的装置类型。例如，端口108可以使用监控用于2100Hz音频的连接的已知技术，当建立连接时通过调制解调器(如用于传真机的调制解调器)传送该音频。检测这个音频时，如下所述，可中止用于该端口的语音压缩编码和/或连接特征相应地改变。
如果提供无线介质端口49，也可相应地处理在这样的端口接收的数据或从这样的端口传送的数据。
按这种方式，送至电话端口108的语音信息被转换成数字形式，和数字形式被转换成来自电话端口108的语音信息，并且为了传送信息，用户站32按要求处理来自数据端口112和端口108的数据和装配数据包。同样，处理器124将操作用户站32接收的来自基站24的数据包，并且拆卸该接收的数据包，如果合适，处理它们并将其提供给适合的端口或端口108、112或49。
处理器124、调制解调器128和无线电装置104处理用户站32和基站24之间的所有连接。这样，如果有足够的无线电资源可用(如下所述)，每个端口108和端口112可以同时连接至基站24，并且这些连接中的每个都可以有诸如QoS等级和/或数据速率等的不同性能。
图3更详细地示出基站24。如图所示，基站24包括两个区域并具有用于第一区域的第一天线200a和用于第二区域的第二天线200b。此外，如本文所用，术语天线用来包括天线或天线组合。当基站24包括多个区域时天线200是定向天线。当基站24仅包括一个单个区域时，如根据图4的下面所述，天线200可以是定向天线或全向天线中的任意一种。还可设想的是，除一个或更多的定向天线之外，可以将全向天线提供给通过该全向天线进行多信道广播(即，广播相同的信号给所有的用户站)的基站24，并且通过该定向天线将非多信道广播信号提供给个人用户站。
每个天线200a、200b被连接至相应的无线电装置204a、204b，该无线电装置204a、204b被依次连接至相应的调制解调器208a、208b。调制解调器208a、208b被连接至处理器212，如由太阳微系统公司(SUN Microsystems)制造的SPARC微处理器系统。在本发明的一个实施例中，处理器212是一个用于单区域基站的单处理器系统，但是可设想，如果单区域基站中需要，可使用包括由多个微处理器组成的处理器212的系统，如包括两个SPARC微处理器的系统，和多区域基站将可能包括至少一个用于每个区域的单微处理器212。
在图3所示的实施例中，为清楚起见，基站24仅有两个区域，但是可设想在很多情况下，基站24将包括多至六个或更多个区域，以增加从基站24的单个地理位置服务的用户数量。如果基站24有多于一个的单区域，正如同为每一区域提供无线电装置204和调制解调器208一样，将为每一区域提供天线20。在本示意性实施例中，每一区域都被提供了处理器212a、212b。使用多区域基站对于本领域技术人员而言是显而易见的，因此将不在此作进一步的讨论。
在本示意性实施例中，处理器212a和212b被连接至包括路由器214和交换机215的通信系统。交换机215能够在基站24服务的用户站32之间交换数据包。路由器214在连接基站24至PSTN网关216的回路上为数据包定路线，而不考虑数据包是否表示语音或数据信息，以连接至诸如公共交换电话网络(未示出)那样的远程通信网络和/或诸如互联网那样的数据包交换网络220。根据在基站24和网关216和/或网络220之间传输的数据通信量，回路可以包括一个或多个T1、T3、E1、E3、OC3、微波、卫星或本领域技术人员能想到的其它适合的远程通信线路。
位于基站24内的交换机215和路由器214可以提供许多优点，包括通过回路28传递的数据包的聚合和用不同标准实现的回路28的方便的接口。交换机215允许在多区域基站24的区域之间或在一个单区域内交换呼叫，而不要求通过回路28传递用于这些连接的数据。然而可设想的是，在与如下所述的网络使用管理器协商后，可交换这样的区域内的或基站内的呼叫，该网络使用管理器位于基站24外，并通过回路28进行通信。此外，交换机215和路由器214将允许基站24执行某一通信量管理。
图4示出基站24的另一实施例，该基站包括单个的区域和单个的无线电装置204和调制解调器208。在这个实施例中，基站24用来服务数量较少的用户，例如，使用其来填充系统20内的“阴影”区域，在该“阴影”中因为本地的条件(建筑物介入、地形等)的原因，用户不能与另一较大的基站24进行可靠的通信，或用来作为用于特定用户群的基站24，该用户群在地理上合乎逻辑地和/或接近地定位，例如在单一建筑物内的商业用户群或住宅用户群。在图4的实施例中，网关216被在基站24中使用，并且每个路由器214和网关216均可被连接至适合的回路28。在图4的实施例中，交换机215用于执行区域内的数据包的交换。
可设想的是，在某些使用中，基站24的通信系统可仅包括一个交换机215或一个路由器214。例如，虽然图3和图4的实施例示出连接至如PSTN或包交换网的其它网络的回路，可设想在某些情况下将不要求有这些回路28。在这些情况下，例如，基站可完全作为一个独立的网络，仅允许在其服务的用户站32之间通信，并且在这些情况下，仅需要提供交换机215。在另一例子中，在图3中可决定省略交换机215，因为足够的容量于在回路28上存在以允许在如同网关216一样的位置进行交换，并且可获得改进的网络监控性能。
在已知的无线本地回路系统和蜂窝无线电系统中，通过执行呼叫进入控制可实现数据传输容量和资源的管理。实质上，当接收请求以建立来自用户或至用户的连接时，在基站确定是否有足够的带宽可用于连接该用户端口。如果该基站确定有足够的带宽可用，建立该连接。如果基站确定没有足够的带宽可用，拒绝该连接，并且给试图建立该连接的一方发送“占线”信号，该信号表示它们应稍后重试它们的连接。
可用带宽的这些现有技术是使用普通的连接模型确定的，该模型假设所有的连接具有相同的优先权并要求语音质量连接。例如，语音连接或传真连接被武断地认为有相同的优先权，并要求相同的带宽量，该带宽具有适于标准语音电话连接的要求低扰动、较少等待时间等的相同的服务质量(QoS)要求。近来，无线系统已包括提供数据连接的装置，虽然这些装置也被认为具有单个优先权和/或带宽和QoS要求。
因此，在现有技术中，可仅通过呼叫进入控制实现无线电带宽和资源管理，并且可在较低的等级上实现这种控制，该等级不必提供有效的带宽和资源使用率。例如，可建立一个或多个具有低优先权的连接，但是该连接堵塞了随后的高优先权呼叫(例如在911对应急无线电通信业务的呼叫)。连接至用户的一个或多个连接也可以要求比分配到的带宽更少的带宽，并且因为已经分配了所要求的带宽，即使没有带宽在使用，也可能拒绝随后连至相同用户或其他用户的连接。
为了获得被充分服务的用户的信任，通常较大地过度供应使用这个呼叫进入管理方案的网络，以确保有足够的服务可用。例如，诸如语音系统的三比一的过度供应比例可能极大地增加了使用和经营上述网络的成本。
本文所用的术语无线电资源和网络资源在谈到系统20时可互换。对本领域的技术人员来说显而易见的是，除无线电资源外，网络资源可以包括处理能力(编码、解码、加密、解密、布线、交换等)和其它必要的功能。虽然无线电资源可用于连接，但对本领域的技术人员来说显而易见的是，其它限制，如上述的网络资源的例子，能限制系统20满足约定的数据速率和/或QoS等级的能力。
相反，在系统32中，无线电资源和/或网络资源被有效管理以在使用中获得精细粒度。此外，如下所述，在本发明中，当建立连接时和连接建立后能够完成这个管理。对于本发明，在确定是否建立新连接时，无线电资源管理不是使用普通的连接模型，而是考虑特定的数据传输容量和/或用于想要的新连接的QoS要求和现有的连接。服务的差分等级和/或类型能够与该管理方案一起被供给，并且能够获得无线电资源和网络资源使用中的更精细的粒度等级，当提供高等级的客户(用户)服务时确保系统资源和容量的更有效的使用。
特别地，在每个用户站32中的处理器124执行用户使用客户端(SUC)136，该用户使用客户端(SUC)用来与基站24的网络使用管理器(NUM)224通信。在最简单的情况下，SUC136仅能用来请求NUM224建立连接。例如，SUC136将通知NUM224希望得到一个语音连接，NUM224将确定一组合适的参数，这些参数是用户站的连接所需要的，并且确定是否分配网络资源和无线电资源以建立该连接。在其它情况下，SUC136能够通知NUM224连接所需要的参数和/或同NUM224协商以建立该连接。这些情况连同NUM224的操作将在下面描述。
虽然下文为叙述清楚起见将NUM224设置于基站24，但NUM224可用多种方式实施，并且目前优选通过系统20用分布方式实现NUM224的功能。系统20也能够包括一个或多个网络使用管理中心(未示出)，该网络使用管理中心为NUM224提供了附加的计算能力和集中控制。然而，不管在哪儿执行或如何执行NUM224，当在别处执行NUM224的全部或部分以访问下述的管理功能时，每个基站将可以访问NUM224，该NUM224在基站24本地运行，或通过合适的接口或代理运行。
在做出数据传输容量的利用率和分配的决定时，SUC136和NUM224通信并考虑多种因素。在每个用户站32中的SUC136与NUM224通信，该NUM224考虑用户站32的需要和定义的或想要的服务等级。NUM224保存反映在一个区域中用户站32的无线电和网络资源的当前使用量以及和那些用户站32达成一致的服务等级统计。
当在基站24和用户站32之间建立连接时，NUM224确定是否有足够的无线电和/或网络资源能够在适当的区域中被分配，如果资源可得到，就建立该连接。根据被该连接使用的实际资源，NUM224相应地更新其当前使用量的统计。
当NUM224希望建立至用户站32的连接时，将确定该连接需要的必要资源。当用户站32希望启动连接时，连接基站24以便向NUM224发送请求。在任一情况下，NUM224被通知或确定想要的连接的类型，并且NUM224考虑计划的连接所需要的或想要的实际资源。
例如，通过分组网络建立的用于传统电话(语音)呼叫的连接必须满足一定的数据速率，QoS标准等，包括具有用于在每一连接端执行G.728语音编码器/解码器的可用计算资源，具有至少每秒16千比特的数据传输速率，和具有不超过60毫秒的总等待时间。系统20的操作者能够限定不能在低于这些等级的等级上建立该连接。然而，正如所知，语音交谈允许偶尔的丢包。
可以建立诸如数据连接等的其它类型的连接，该连接具有对于语音呼叫来说不足的速率和/或QoS等级。例如，数据连接事实上不受等待时间的影响(能应付数百毫秒或更多)并且需要适中的数据速率，还可以充分地突发，在断续传输的基础上该爆发需要较高的数据速率，但是，不能够接收丢包。
从SUC136至NUM224的通信仅能够识别想要的连接的类型(如语音、网络浏览器等)，并且NUM224能够从查找表格或其它适合的机制确定用于该类型的连接的特定参数，或SUC136可包括特定要求，如用户、系统操作者或其它详细说明装置指定的数据传输容量和QoS等级。
对确定特定连接要求的方法不作特别限制，正如现在对本领域的技术人员来说显而易见的是，也可以使用任何适合的方法。在本发明的一个实施例中，当用户站32被安装以使用网络20时和/或在由操作者确定的后来的任何时间，系统20的操作者将语音电话呼叫的要求输进用户站32。在另一个实施例中，该操作者将这些要求保存在NUM224中。还可设想的是，根据用户选择的和已付费的选项，这些要求可被改变，允许用户基于通用的或呼叫到呼叫(callby call)的基础选择不同质量的语音呼叫。例如可以指定G.729A语音编码器，该语音编码器仅需要8千比特每秒(kbps)的数据速率，但是提供比G.728语音编码器更低质量的语音信号，该G.728语音编码器需要16千比特每秒(kbps)的数据速率，但是提供相当好的语音质量。
还可用多种方式任意地定义通过数据端口112的连接要求。例如，数据端口112可被配置以提供被选的具有固定QoS参数的最大数据速率。在本发明的实施例中，用多种方式确定连接要求，以便于数据传输容量和资源使用率的更精细的粒度。例如，对于网际协议(IP)通信而言，SUC136将考虑或将通知NUM224、IP端口，该IP端口在连接中被访问以指定连接要求。例如，可假定访问端口80的IP数据包是用于http会话的数据包，并可将该连接要求设置为那些适于网络浏览器对话的状态(比上行更好的下行数据传输容量，接受相当长的等待时间等)。同样，可假定访问端口25的数据包是用于电子邮件对话的数据包，并且可将该连接要求设置为那些适于电子邮件的状态(所需要的低数据速率，被容许的长等待时间等)。还可设想的是，如IPv6中的类和优先权位或来自与数据端口112通信的应用程序的准确信息的其它机制能被用于被定义的适合的连接要求。
还可以设想的是，通信量整形可被应用于一个或更多端口108或112。例如，当电话端口108上的语音连接超出约定的数据速率要求时，可通过使用“漏桶”数据包过滤器降低其等级以遵从上述要求。例如，这能发生在用户开始的地方，包括它们的语音连接中的背景音乐，从而超出只用于语音的连接所采取的大约50％的忙闲度。如果用户仅订立连接要求的标准语音等级设置的合同，该漏桶可以将超出约定的要求标记为符合删除条件，并且如果无线电和/或网络资源不可用，或存在不增加用来增加连接的分配的资源的另一原因，将不通过连接传送这些数据包。
还可设想的是，用一种类似的方式可将“令牌桶(token bucket)”数据包过滤器使用于通信量整形。令牌桶用以在固定的时间段提供固定的最大数目的数据包，并且将令牌分配给将要在此时间内传送的数据包。没有指定令牌的数据包被标记为符合删除条件。
对于在用户站32启动的连接，SUC136将想要的连接的类型和/或要求传递给NUM224，接着NUM224可确定是否能分配资源以建立想要的连接。如果NUM224通知SUC136想要的资源可用，该连接被建立，并且NUM224更新其使用统计。
如果适当，可以在NUM224改变同连接类型联系的要求，以处理变化的服务、网络条件、客户期望值等。例如，系统20的操作者能够通过指定较低质量/较低速率的语音编码器，减少假日的语音呼叫的资源要求，以在假日期间适应由系统20传送的语音呼叫的预期数目的预期的增加。在假日后，可重新建立先前的适于正常系统条件的资源要求。
在用户站32运行的任何时候，在用户站32和基站24之间优选保留具有至少某一最小数据速率的信道52。这允许SUC136和NUM224通信以建立连接，以便实现不同的网络和用户管理功能。这样，在建立连接的过程中，分配给现有信道52足够的额外数据传输容量和/或用于连接的其它资源。一旦通过该连接的通信完成，该连接关闭，分配给信道52的数据传输容量和/或其它资源相应减少，并且能在区域的其它地方被重新使用。如果通过信道52已经建立连接，并在SUC136和NUM224之间约定了一个另外的连接，则将足够的额外数据传输容量和/或资源分配给信道52。此外，当完成任一连接时，分配给信道52的数据传输容量和/或资源减少到一个合适的相应值。
同样，当分配数据传输容量和/或资源给通道52时，可将QoS性能分配给信道52或可考虑QoS性能。例如，可给予经通道52发送的数据包一个高于其它在基站24接收或从基站24发送的数据包的优先权，以确保符合等待时间或其它QoS标准。此外，前向纠错(FEC)编码器可被用户站32和基站24使用，并且必要的较高数据速率被分配以确保不超出想要的最大帧误码率。
在希望得到但得不到用于连接的数据传输容量或QoS等级的情况下，可以在降级的状态中建立该连接。在这样的一个例子中，例如，当不能满足用于想要的连接的数据传输容量或其它QoS标准(如等待时间或帧误码率等)时，如果与用户站32所约定的服务等级允许的话，NUM224将建立一个降级的连接。如果该降级连接被允许，该连接将通过将数据传输容量和/或QoS参数分配给实现该降级连接的通道52被建立。如果附加的数据传输容量或网络资源后来变得可用，通过分配额外的数据传输容量或网络资源，NUM224可升级该连接。例如，传真传输通常具有9600波特率，但是可被降级至一个较低的波特率，如4800，其中，该较低的波特率已被选择以适合可用的数据传输容量。
当NUM224接收来自第三方的与用户站32建立连接的请求，并且该可用资源不可用，但是可建立一个降级的连接时，如果第三方支持关于这样的选择的考虑，NUM224可以将降级的连接建议给第三方。
如果愿意，也可在用户站32、基站24或通常在系统20的任何部分将连接的建立和/或操作优先化。在一个实施例中，SUC136包括一个优先权表或本领域的技术人员能想到的其它定义连接优先的机制。例如，使用传真机和两条语音电话线路连接至用户站32的小公司(small home office)可被配置，以便在同时想要一个传真连接和一个语音连接而网络资源仅够用于一个连接时，优先建立语音连接。这样，根据在SUC136与NUM224完成的管理量，来自SUC136的连接请求可以包括表示请求连接类型的扩充信息，即-“金”级语音连接，而不是“铜”级语音连接，NUM224将语音连接和数据传输容量、计算资源(语音编码器等)和/或QoS标准联系起来，或可以包括特别要求的数据速率和/或QoS标准。
这些优先方案通常可以如所想要的一样复杂。例如，在前面的小公司的例子中，如果已建立一个语音连接，并且想要增加一个第二语音连接和一个传真连接，但是如果没有足够的数据速率可用以同时建立这两个连接，则可任意配置SUC136和NUM224使将任何一个要求的连接列入优先地位。当然，还可基于特定的连接参数，如被呼叫方或呼叫方的身份，确定这些优先方案。例如，通过系统20可给予对如911的应急无线电通信业务的呼叫最高连接建立优先权。
建立连接的优先地位可被用户和/或系统20的操作者定义，虽然目前可设想，更普遍的是通过后者定义。事实上，可设想的是，通过将新的优先方案经通道52传送至用户站32和/或重新配置NUM224，系统20的操作者可随意改变这样的优先方案。以这种方式，可改变优先方案以适合网络使用条件和不同的记帐参数等。此外，这些优先方案可由在用户端和/或连接之间的系统20的操作者实现。例如，特定的用户站32可在NUM224中被分配比区域中另一用户站32更高的优先权，在系统20中，将被允许优先访问资源。此外，如上所述，本发明还允许服务和连接的差分(differentiated)等级。例如，蜂窝电话系统中的标准电话连接通常由语音编码译码器处理，需要大约每秒8千比特的数据速率。虽然这可提供用于很多用途的相当好的质量，系统20能够提供更好质量的语音连接。例如，可以提供质量与CD音频质量和/或立体声语音连接(即-上面提到的“金”级连接)相当的连接等级。类似地，可在网络端口112提供数据速率连接的不同等级(每秒256千比特、每秒1兆比特等)。
此外，这些“等级”不必根据数据速率定义，但是可由QoS标准或数据速率和QoS标准的组合定义。例如，用于浏览万维网的数据连接可以被定义为保证每秒 1/2 兆比特的有效速率，但还能够允许直到三百毫秒的总等待时间，而可视电话连接可以被定义为保证每秒 1/2 兆比特的速率但能允许仅仅二十毫秒的最长总等待时间。在每种情况中，SUC136将需要的连接类型通知NUM224，该NUM224考虑要求的数据速率和QoS标准，接着适当地确定是否能建立该连接。
如上所述，服务和连接也可和想要的连接等级和最小连接等级一起被定义，并且，即使在连接建立以后，也允许改变这些等级。例如，上述的用于浏览万维网的连接可以被定义为想要每秒 1/2 兆比特和不超过三百毫秒的等待时间，但具有每秒 1/4 兆比特的最小要求和最多一秒的最长等待时间。如果当建立连接的请求被首次提出，NUM224确定有足够的数据传输容量可用以满足所想要的连接等级，接着建立适于这些标准的连接。如果用户站32后来要求用于另一服务的附加数据传输容量，或如果NUM224要求用于另一服务的网络资源，系统20可以按需要降级网浏览器连接，直到那个连接定义的最小速率和/或最长等待时间，释放数据传输容量和资源以满足新连接的要求。相反地，如果由于资源的限制建立的连接低于所想要的最大标准，当首次建立连接并且附加的资源随后变得可用时，如果适当，该连接可被升级至所想要的最大数据传输容量等级或中等等级。当然，系统20能够随意将不同的费用与不同的服务等级结合，并且这是SUC136和NUM224用以将连接区分优先次序的另一因素(即-提高收入或最大化收入)。
适当时，还允许操作者以一种有限时间的方式提供附加容量。特别地，如果操作者具有在特定时间不使用的数据传输容量，如果愿意，则可以向用户站32请求使现有连接使用上述数据传输容量。例如，用于网络浏览的连接可以具有一个突然出现的窗口，该窗口被用户站32置于连接上，为用户提供了一个可用GUI选择的按钮，以获得额外的数据传输容量，为固定的时间段支付固定的费用，例如-“按下键以使你的数据传输速率加倍，每30秒5美分”，这可用于下载文件等。在其它情况下可考虑其它因素。例如，为约定的时间段提供加倍的数据传输容量，在额外的数据传输容量可用之前，可以要求用户同意下载一则广告。
在另一个例子中，可建立用于http会话(网络浏览)的具有约定的适于这样的连接的一组连接参数的连接，该连接由被访问的端口80确定。然而，当该http会话的用户想要通过ftp下载文件时(也由被访问的端口确定)，SUC136和NUM224能够将分配给该连接的数据传输容量和/或网络资源增加至适于http会话和ftp会话的等级。一旦该ftp下载完毕，SUC136和NUM224从该连接重新分配该资源和/或数据传输容量，将使被分配的全部数据传输容量和/或网络资源恢复到约定的用于http会话的等级。
此外，因为进出基站24的可用的数据传输容量总量不必对称(如上所述，通常比起上行来，更多的数据传输容量存在于下行)，当决定允许该连接时，NUM224能够分别考虑上行和下行的数据传输连接要求。例如，如果将一份传真传送至用户站32，必须沿下行传送相当大的数据量给用户站32，而只有相当小的数据量(基本上由回执组成)必须沿上行从该用户站32被传送至基站24。因此，NUM224能够接受一个要求给定可用的数据传输容量数量的连接，以接收在用户站32的一份传真，然而拒绝建立一个要求相同的给定数据传输容量和/或资源的连接，以传送从用户站32至基站24的传真，因为在每个方向数据传输容量和/或资源的可用数量常常不同。
本发明的上述实施例被确定为本发明的实例，在不背离完全由权利要求书限定的本发明的范围的前提下，本领域技术人员可对其做出变更和修改。

Claims (20)

1.一种无线本地回路系统包括:
至少一个基站，所述基站包括天线、无线电装置、调制解调器和通信系统；
网络使用管理器，在至少一个上述基站执行；以及
多个用户站，每一个用户站包括天线、无线电装置和调制解调器，以和所述至少一个基站交换信息，至少两个用户通信端口和一个用户使用客户端使用所述网路使用管理器在所述系统中分配容量给所述两个用户通信端口中的至少一个，以在所述基站和所述至少一个用户站通信端口之间建立想要的连接；
其中所述的通信系统包括至少下列之一:
通过回路连接与分组网络连接的路由器；和
在上述基站服务的用户站之间建立连接的交换机。
2.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，其中，每一所述用户站请求所述网络使用管理器建立至所述至少一个用户通信端口的连接，所述网络使用管理器根据所述请求确定所述连接需要的数据速率。
3.根据权利要求2所述的无线本地回路系统，其中，所述网络使用管理器根据所述请求确定需要的数据速率和想要的数据速率。
4.根据权利要求2所述的无线本地回路系统，其中，所述网络使用管理器还确定所述连接需要的至少一个QoS等级。
5.根据权利要求2所述的无线本地回路系统，其中，所述网络使用管理器根据所述请求还确定所述连接需要的至少一个QoS等级和所述连接想要的至少一个QoS等级。
6.根据权利要求3所述的无线本地回路系统，其中，根据所述连接是否按所述需要的数据速率和所述想要的数据速率建立，和所述连接关联的费用不同。
7.根据权利要求5所述的无线本地回路系统，其中，根据所述连接是否按所述至少一个需要的QoS等级或所述连接是否想要至少一个想要的QoS等级建立，和所述连接关联的费用不同。
8.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，其中，所述基站通过PSTN网关连接至公共交换电话网络。
9.根据权利要求8所述的无线本地回路系统，其中，所述基站通过回路连接被连接至所述PSTN网关。
10.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，其中，所述至少两个用户通信端口中的至少一个是数据通信端口。
11.根据权利要求10所述的无线本地回路系统，其中，数据通信端口是以太网端口。
12.根据权利要求10所述的无线本地回路系统，其中，所述数据通信端口是用于和所述基站附近的无线电使能装置通信的无线电端口。
13.根据权利要求10所述的无线本地回路系统，除所述数据端口之外包括至少两个电话端口。
14.根据权利要求13所述的无线本地回路系统，其中，所述至少两个电话端口中的一个是在音频中调制数据的数据端口。
15.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，包括用于所述多个用户站中的至少一个以及在所述用户站中的所述用户使用客户端和所述网络使用管理器中的至少一个的优先清单，当将容量分配给在所述至少一个用户站中的所述至少一个用户通信端口时，所述网络使用管理器使用所述优先清单。
16.根据权利要求15所述的无线本地回路系统，其中，所述数据通信端口包括用于和所述基站附近的无线电使能装置通信的无线电端口。
17.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，其中，所述交换机和路由器用来在由相同的基站服务的用户站之间建立连接。
18.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，其中，所述基站包括至少两个区域，每个区域包括天线、无线电装置、调制解调器。其中，所述天线是定向的，用来定义每一各自的区域的接收覆盖区，每个区域的接收覆盖区彼此不同，每个区域和所述路由器通信，其中，所述网络使用管理器基于每一区域管理并分配资源。
19.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，包括至少一个基站，其中，所述网络使用管理器在所述至少两个基站中的至少两个上以分布方式执行。
20.根据权利要求1所述的无线本地回路系统，还包括至少一个网络管理中心，所述网络管理中心经所述回路连接至所述至少一个基站，所述网络使用管理器在所述网络管理中心和所述至少一个基站上以分布方式执行。
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