CN100512539C - 移动无线电通信系统的无线电接入网络及其营运方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信系统的无线电接入网络(RAN)及其营运方法。该无线电接入网络具有多个第一节点(UPS1、UPS2、…)以及至少一个第二节点(RCS1、RCS2、…)，所述第一节点(UPS1、UPS2、…)各自分配给一个由接入网络(RAN)覆盖的地理区域的分区域(A、a)，并且起在以相关分区域中驻留的终端装置(UE)与骨干网络(CN)之间交换有用数据的作用，所述至少一个第二节点(RCS1、RCS2、…)具有多个称为信令功能(UEF)的功能单元，用于与相应的终端装置(UE)交换信令数据。第二节点(RCS1、RCS2、…)与多个第一节点(UPS1、UPS2、…)连接，以通过也与终端装置(UE)交换有用数据第一节点(UPS1、UPS2、…)与终端装置(UE)交换信令数据，不要求转移信令动能。
Description
技术领域
本发明涉及移动无线电通信系统的接入网络及其营运方法。
背景技术
移动无线电通信系统可以划分为骨干网络和无线电接入网络，在骨干网络中经长途的线路连接传输大量终端装置的有用数据和信令数据，无线电接入网络也称RAN，一般地包含连接在一或多个无线电台上的多个节点，节点的任务是把从终端装置接收到的数据转换成适用于在骨干网络上传输的格式，和反之把从骨干网络上接收到的数据格式转换成与无线电传输相匹配的格式，并且将数据转送到有关的终端装置驻留于其发送范围之内的无线电台。
特别地，向终端装置中转送有用数据和信令数据是繁重的任务，因为在无线电接入网络中对每个登录的终端装置都要知道该终端装置当前驻留于哪个无线电台的发送范围内，以能够正确地输送对该终端装置确定的数据，并且由于终端装置的移动性，给定终端装置所驻留的发送范围可能随时改变。因此，接入网络必须能够，在通信过程中随时改变终端装置的数据传输路径，而不因此丢失数据。
传输的数据一方面包含有用数据，也就是在移动无线电通信系统之外具有确定意义，应当由用户向终端装置输入且应当由接收终端机尽可能不加改变的接收和输出的数据，另一方面是信令数据，这是与传输有用数据相关联地产生和处理的用于控制无线电通信系统的内部过程的数据。两种数据都要在无线电接入网络和与之通信的终端装置之间交换。
在接入网络中可以区分为负责从节点向终端装置传输有用数据的功能和负责输送信令数据的功能。前者被称为传输功能或者用户面功能，而后者被称为信令功能或者控制面功能。信令功能例如包含无线电资源管理之类的任务或者把信号信道线路连接到骨干网络、移动性管理以及向骨干网络转交不是针对该无线电接入网络专用的信令信息。
在当今的GSM和UMTS移动无线电通信系统，信令功能各寓于网络的相应物理节点上，所述的这些节点还起多个发射台的用户数据通信中心的作用。在GSM标准中，所述节点是基站控制器(BSC)，在UMTS中称为伺服无线电网络控制器(S-RNC)。这些网络节点各自对处于连接在的基站发射范围内的终端装置既含有信令功能又含有的传输功能。由于对给定的终端装置的信令功能和传输功能总是寓于相同的物理节点上，所以它们含有相同的物理地址。如果在这样的接入网络一个工作着的终端装置脱离一个节点覆盖的地理区域，进入另一个节点覆盖的区域，就应当把传输功能和信令功能都交给新的节点。与这个过程相联系的是在接入网络中耗费大量的信令，不利于传输有用数据并且还浪费时间。
发明内容
本发明的任务是，提出一种无线电通信系统的无线电接入网络及其营运方法，使之能够在终端装置从旧节点的区域过渡到新节点的区域时信令耗费保持得很小，从而能够达到经济地营运网络。
本发明基于分开传输功能和信令功能的基本思想。
从而，一方面通过具有多个第一节点以及至少一个第二节点的移动无线电通信系统的无线电接入网络达到，所述第一节点各自被划分到由接入网络覆盖的地理区域的分区域，并且起在以相关分区域中驻留的终端装置为一方与以移动无线电通信系统的骨干网络为另一方之间交换有用数据的作用，所述至少一个第二节点具有多个称为信息功能的单元，用于与相应的终端装置交换信令数据和其所属的内部信令，其特征在于，第二节点与多个第一节点连接，以通过第一节点与终端装置交换数据，所述终端装置也与该第一节点交换有用数据。
用于照管多个终端装置所要求的多个信令功能可以在一个节点上通过多个开关或者开关组实现，所述的开关或者开关组可以分配给一个终端装置，以满足其信令需要；也可以在抽象的意义上是处理功能的部分，例如计算时间部分，是按需要划分到各个终端装置上的物理上不可分的处理单元。
通过本发明提出的第二节点的与多个第一节点通信的能力，终端装置转移到新的第一节点的区域时，取消了至今进行的在接入网络中在位置上转移划分给终端装置的信令功能的需要。在此情况下，只需要把传输功能放在新的第一节点上就可以了；只要信令功能含有对新的第一节点的认知，转移后向所述第一节点发送信令数据而抵达终端装置，对信令的进一步传输就足够了。
优选地，以第一节点各配备多个可以按需要分配给相应的终端装置的传输功能并且与终端装置进行有用数据交换的方式，与信令类似地组织有用数据传输。因为在建立通信时相应地分别把所述传输功能和信令功能分配给终端装置，所述功能具有可以用于在接入网络中进行有用数据及信令数据交换的不同地址是很有利的。
根据本发明的无线电接入网络的第一简单实施构形，与每个第一节点连接的只有一个第二节点。这就是说，在所述第二节点上集中整个接入网络的信令功能。
根据优选的第二实施构形，无线电接入网络包含多个第二节点，并且每个第二节点分别与至少一个称为其核心节点的第一节点进行通信，并且与接入网络的所有其它的其分区域与所述核心节点的分区域邻接的第一节点进行通信。如果驻留在划分到这样的核心节点的分区域中的终端装置建立通信，并且含有分配给第二节点的信令功能，就可以在所有核心节点以及与其相邻的节点的分区域内运动，而不必转移信令功能。假定例如在GSM无线电通信系统的情况下这样的分区域相应于一个MSC区域，就可以仅知道在多于两个的MSC区域中相继地只进行最少的通信。这里，如果每个第二节点各自恰好划分有一个核心节点，一般地就足以在该核心节点中把开始的通信进行到底而不转移信令功能。
尽管在第二实施构形中第一和第二节点之间传输信令数据所要求的连接总数大于第一实施构形，然而由于相应连接的第一节点的数量较少，所述正确地转交信令数据所要求的耗费较少，并且连接时间比第一实施构形短。
优选地每个第一节点至少是一个第二节点的核心节点，由此达到，即使在参加通信的终端装置脱离开始通信的区域进入相邻节点的区域时，每个在无线电通信系统中开始的通信可以不转移信令功能地继续下去。
附图说明
从参照附图对实施例的说明可以得出本发明涉及的其它特点和优点。附图中：
图1是根据本发明的在骨干网络和多个终端装置之间的无线电接入网络的方框图，而
图2为根据本发明的第二接入网络的方框图。
具体实施方式
图1所示的接入网络RAN包含多个第一节点，也称为用户面服务器UPS，在图中示出其中的两个UPS1和UPS2。每个这样的第一节点UPS1、UPS2与多个基站(图中未示)连接，并且经这些基站通过无线电与多个终端装置UE通信。在图中用粗线表示的有用数据通信在第一节点和骨干网络RAN为一方与终端装置UE为另一方之间进行。
每个第一节点配备多个传输功能UPF(用户面功能)，对这些传输功能UPF各在接入网络RAN中分配有一个地址，借助这些地址把为确定的终端装置UE确定的数据包引导到与该终端装置UE通信的传输功能UPF。
接入网络RAN还配备有第二种节点，在图中标示为RCS1、RCS2(无线电控制服务器)，这种节点负责在接入网络内部和在终端装置UE与骨干网络CN之间交换信令数据。第二节点RCS1配备多个被称为信令功能UEF(用户装备功能)的功能单元，其中刚好把每个分配给一个正在工作的终端装置，并且与负责所属终端装置信令相关的任务。这里信令功能UEF实施为第二节点RCS1的处理性能的抽象部分；信令功能只存在到所属的终端装置保持建立与接入网络RAN的通信为止。信令功能各分配有自己的地址，借助于这些地址在接入网络内输送与所属终端装置相关的信令数据。
第二节点RCS2含有管理单元UAF(用户分配功能)，在搜寻一个终端装置UE时，就立刻由诸如标示为UPS1的第一节点向所述管理单元UAF发出消息，与有关的节点UPS1建立通信。此外在第二节点RCS1管理单元UAF向终端装置UE分配信令功能UEF，并且向第一节点UPS1传输其地址，从而考虑该终端装置相关的信令信息可以正确地对所划分的信令功能UEF进行寻址。
只要所述终端装置UE驻留在第一节点UPS1的范围内，就把从骨干网络CN发来的为之确定的有用数据直接地经第一节点UPS1发送到该终端装置UE。相反，从骨干网络CN发来的信令数据首先经过第二节点RCS1，在此由所属的信令功能转交给正确的第一节点。
如果终端装置UE离开第一节点UPS1覆盖的地理区域进入节点UPS2，在节点UPS1上的相应的传输功能UPF取消并且重新在节点UPS2上安排。为此要求的信令数据交换由第二节点RCS1的相应信令功能UEF进行；然而信令功能UEF本身保留在节点RCS1上。因此在终端装置转换到节点UPS2时，只须向节点UPS2转交终端装置保持通信的有用数据通信所需的参数，而不是只与信令相关的参数。在此，接入网络RAN内与终端装置UE的运动相关联地交换的信令数据的量小于既要布置传输功能也要布置信令功能的常规情况，可以快速地进行匹配过程，匹配过程只对接入网络的传输容量形成少量的负荷。
在图1的实施例中寓于不同的第二节点RCS1、RCS2上的信令功能UEF和管理功能单元UAF，当然也可以汇集在单个节点上。
还可以设想，尽管接入网络只配备单个管理单元UAF，但是配备多个设有信令功能的第二节点。这种情况示于图2。此图中六边形的区A、a的总体代表接入网络RAN展开的地理区域。每个六边形A、a相应于给定的第一节点连接的基站覆盖的分区域。划分给这些分区域的第一节点UPS1、UPS2、...分别用六边形区A、a内的小盒表示。第二节点RCS1、RCS2、...分别连接多个第一节点UPS1、UPS2、...交换信令信息，然而其中只对第二节点RCS1用实线或虚线示出所有的连接。实线连接从第二节点RCS1连到第一节点UPS1。在此节点UPS1称为第二节点RCS1的核心节点，由其负责的分区域A在一定的程度上构成第二节点RCS1负责的区域的核心：它被其第一节点同样与该第二节点RCS1连接，但是却用虚线表示的这种连接的分区域环绕。
如果终端装置在第一节点UPS1的分区域A中建立通信，管理单元UAF，只要能够得到，就在第二节点RCS1向它分配一个信令功能。该终端装置就可以从该分区域A向所有周围的分区域a运动，而不需要因此把其信令功能从第二节点RCS1转移到另一个第二节点。
为了在接入网络的所有分区域A中都达到这种优点，每个第一节点UPS1、UPS2、...都是至少一个第二节点RCS1、RCS2...的核心节点。
因此实际上每个第一节点都与多个第二节点连接，对于它是其核心节点的第二节点，用实线表示，对它属于负责区域的边缘范围的第二节点则用虚线表示。例如图中所示的与第二节点RCS1和RCS2连接的第一节点UPS2那样，这种一个第一节点划分给多个第二节点的另一个优点是提高了把信令功能划分给终端装置UE的灵活性：如果在第一节点UPS2中一个终端装置UE要建立连接，而在第二节点RCS2上没有空闲的信令功能时，在节点RCS1把信令功能分配给该终端装置UE。
在此实施构形的第一变例中把每个第一节点作为核心节点恰好地划分给一个第二节点；也就是说有多少第二节点RCS就有多少第一节点UPS。在此变例中，不言而喻地，一个第一节点和一个以该第一节点作为其核心节点的第二节点一起安排一个结构单元。与信令数据和有用数据同样地寓于一个结构单元中的现有技术接入网络的一个重要区别是，图中所示接入网络的第二节点也可以直接与相邻分区的第一节点交换信令数据，并且，如已经参照图1所述地，基于信令功能和传输功能的不同地址可以相互独立地对这两者进行响应。
所述第一变例的特征是，第一和第二节点之间的连接总体上不长于与分区域A、a的范围相应的连接，相反，在图1所示的情况下，只在单个的第二节点上可以得到信令功能UEF，可以出现长得多的连接情况，然后第二变例要求的连接数量很多。为了减少连接数量，如果每个第一节点UPS1、UPS2、...准确地只划分给一个第二节点作核心节点，但是第二节点却占有多个第一节点作核心节点，如图2中以第二节点RCS4为例所示，是适宜的。
Claims (8)
1.移动通信系统的无线电接入网络RAN，具有多个第一节点以及至少一个第二节点，所述第一节点各自被分配给一个由无线电接入网络RAN覆盖的地理区域的分区域，并且起在驻留于相关分区域中的终端装置UE与骨干网络CN之间交换有用数据的作用，所述至少一个第二节点具有多个被称为信令功能UEF的功能单元，用于与相应的终端装置UE交换信令数据，其特征在于，所述第二节点与多个第一节点连接，以便通过也与终端装置UE交换有用数据的第一节点与终端装置UE交换信令数据，所述第一节点各自配备多个可以相应地分配给终端装置UE并且与终端装置UE交换有用数据的传输功能UPF，并且被分配给为交换有用数据及信令数据的信令功能UEF和传输功能UPF的地址分别对于被分配给同一个终端装置UE的功能而言是不同的。
2.如权利要求1所述的无线电接入网络，其特征在于，具有管理单元UAF，该管理单元UAF用于在建立与终端装置UE的通信时，把信令功能UEF分配给该终端装置UE。
3.如以上权利要求之一所述的无线电接入网络，其特征在于，与每个第一节点连接的只有一个第二节点。
4.如权利要求1或者2所述的无线电接入网络，其特征在于，包含多个第二节点，并且每个第二节点分别与一个被称为该第二节点的核心节点的第一节点连接，并且每个第二节点与下列的所有第一节点连接，亦即这些第一节点的分区域与所述核心节点的分区域邻接。
5 如权利要求3所述的无线电接入网络，其特征在于，每个第一节点是至少一个第二节点的核心节点。
6.用于营运移动通信系统的无线电接入网络RAN的方法，所述无线电接入网络RAN具有多个第一节点以及至少一个第二节点，所述第一节点各自被分配给一个由无线电接入网络RAN覆盖的地理区域的分区域，并且各自配备有多个称为传输功能UPF的功能单元，所述的功能单元可以各自分配有一个驻留在所涉及分区域中的终端装置UE，并且布置成与相应的终端装置UE交换有用数据，所述至少一个第二节点具有多个被称为信令功能UEF的功能单元，用于与相应的终端装置UE交换信令数据，其中在与无线电接入网络RAN建立通信时对所述终端装置UE分配一个传输功能UPF和信令功能UEF，其特征在于，信令功能UEF通过所分配的第一节点向终端装置UE传送信令数据，并且，如果终端装置从一个分区域向分配给新的第一节点的另一个分区域转移时，向所述终端装置UE分配在新第一节点上的传输功能UPF，并且信令功能UEF通过新的第一节点向终端装置UE发送信令数据，其中给定终端装置UE所属的传输功能和信令功能具有不同的地址，并且在接入网络RAN中借助于这些不同的地址传输为终端装置确定的有用数据和信令数据。
7.如权利要求6所述方法，其特征在于，向信令功能UEF通报终端装置UE向新的分区域的转移，此外所述信令功能UEF向新的第一节点发送为该终端装置UE确定的信令数据。
8.如权利要求6或7所述方法，其特征在于，如果接入网络RAN包含多个第二节点，并且每个第二节点与相应的一个被称为该第二节点的核心节点的第一节点连接并与下列的所有第一节点连接，亦即这些第一节点的分区域与所述核心节点的分区域邻接，在建立通信时，向终端装置UE分配所述第二节点上的信令功能，对于该第二节点来说，终端装置处于其中的分区域的该第一节点是核心节点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NOKIA SIEMENS COMMUNICATION CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AG Effective date: 20071214 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
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Effective date of registration: 20071214 Address after: Munich, Germany Applicant after: Nokia Siemens Networks GmbH Address before: Munich, Germany Applicant before: Siemens AG |
|
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Owner name: NOKIA COMMUNICATION GMBH + CO. KG Free format text: FORMER NAME: NOKIA SIEMENS NETWORKS GMBH |
|
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Address after: Munich, Germany Patentee after: NOKIA SIEMENS NETWORKS GMBH & CO. KG Address before: Munich, Germany Patentee before: Nokia Siemens Networks GmbH |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170816 Address after: Beijing City, Haidian District Qinghe Street No. 68 Huarun colorful city shopping center two 9 floor room 01 Patentee after: BEIJING XIAOMI MOBILE SOFTWARE Co.,Ltd. Address before: Munich, Germany Patentee before: NOKIA SIEMENS NETWORKS GMBH & CO. KG |
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Granted publication date: 20090708 |
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| CX01 | Expiry of patent term |