CN101116319A - 借助于无牌照移动接入所支持的普通老式电话等效服务 - Google Patents

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CN101116319A
CN101116319A CNA2005800478351A CN200580047835A CN101116319A CN 101116319 A CN101116319 A CN 101116319A CN A2005800478351 A CNA2005800478351 A CN A2005800478351A CN 200580047835 A CN200580047835 A CN 200580047835A CN 101116319 A CN101116319 A CN 101116319A
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J·卡科夫
P·巴克
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Abstract

一种无牌照移动接入网的接入点(21)配备了模拟物理接口(26)，该模拟物理接口被布置成与普通老式电话系统POTS设备(60)进行通信。与模拟物理接口(26)相连的转换器(22)将POTS信令(65)转换成用于移动通信系统的信令(25)，反之亦然。该POTS－移动转换器(22)与一个转换器(24)相连，以便优选地根据UMA标准用于把移动通信系统信令(25)分组成IP分组(35)和对IP分组(35)进行解包。该POTS－移动转换器(22)配备了一个可以被移动通信网络解释的标识(23)。优选地，无法通过移动通信网络直接获得的POTS服务被实施在POTS－移动转换器(22)中或者被实施成与该POTS－移动转换器相连。

Description

借助于无牌照移动接入所支持的普通老式电话等效服务
技术领域
本发明一般而言涉及电信学，尤其涉及用于提供经由因特网协议连接所提供的电话服务的设备。
背景技术
使用基于因特网协议(IP)的通信的通信系统在最近几年取得了巨大发展。其中一个有吸引力的特征是用于实现甚高传输速率的高带宽的可用性。在这个发展过程中还涉及到了电话服务。近来发布了一个用于无牌照移动接入(UMA)的新标准[1]，在这个标准中，移动台使用宽带IP网络来与移动通信系统相连，所述移动台被装备成能够借助于诸如WiFi或蓝牙之类的无牌照频谱技术来进行通信。
然而，仍然需要与普通老式电话系统(POTS)相关联的服务。已经提出了不同的方法。一种方法是提供一个与POTS设备相连的节点，该节点将POTS数据分组化成IP分组，所述IP分组经由IP网络被发送到一个网关节点，在那里该POTS数据被解包并被转发到一个POTS网络。这种解决方案的问题在于，在用户方以及运营商方需要新的设备。
另一种方法是开发用于还支持不同类型的POTS等效服务的移动台。然后，这些移动台可以使用例如UMA技术来进行连接。然而，这种方法需要更加昂贵和复杂的移动台。此外，由于移动台被占用，所以在与例如普通移动电话的同时使用POTS等效服务的可能性是不存在的或者至少是有限的。
发明内容
对于POTS等效服务使用IP连接的现有技术解决方案的一般问题在于，它们通常相对较为昂贵和复杂。
因此，本发明的一个目的是提高对于POTS服务使用IP网络的可能性。本发明的一个次要目的是以廉价和简单的方式经由IP网络来提供POTS等效服务。
上述目的通过根据所附权利要求的设备来实现。一般而言，供移动终端经由IP连接来接入移动通信网络所用的接入网的接入点(AP)配备了一个模拟物理接口，该模拟物理接口被布置成与普通老式电话系统(POTS)设备进行通信。优选地，该接入网是用于与GSM/3GPP通信系统相连的无牌照移动接入网(UMAN)或用于与使用TDMA、CDMA-one、D-AMPS、PDC或PCS的移动网络相连的类似接入网。
与模拟物理接口相连的AP中的转换器将POTS信令转换成用于移动通信系统的信令，反之亦然，在下文中，该转换器被称为POTS-移动转换器。在优选地根据UMA标准的GSM/3GPP实施方式中，该POTS-移动转换器与一个转换器相连，以用于将移动通信系统信令分组成IP分组以及对IP分组进行解包。该POTS-移动转换器配备了一个可由移动通信网络解释的标识。优选地，无法通过移动通信网络直接获得的POTS服务被实施在POTS-移动转换器中或者被实施成与该POTS-移动转换器相连。
本发明在操作的可用性和成本的方面具有优势。成本优势是由于仅以微小增加的成本来将POTS电话服务集成到移动电话中这一事实而实现的。通过根据移动标准以及例如UMA标准来重新使用现有的认证，可以显著减少用户的激活和管理。
附图说明
通过参考与附图一起所做的下列描述，可以最好地理解本发明及其更多的目的和优点，其中：
图1是UMA系统的示意性框图；
图2是用于基于IP的语音的系统的示意性框图；
图3A是根据本发明一个实施例的通信系统的一部分的示意性框图；
图3B是根据本发明另一个实施例的通信系统的一部分的示意性框图；
图4是根据本发明的接入点的实施例的示意性框图；
图5是根据本发明的用于系统的协议架构的实施例的图示；
图6是根据本发明的接入点的实施例的框图；
图7是根据本发明的接入点的实施例的概观性框图；以及
图8是在根据例如图7的接入点中的音调处理的框图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的特有特征，以概括的方式来论述现有技术的UMA系统和基于IP的语音的系统。
图1说明一个根据UMA第二级架构的UMA网络1。移动台10通过使用无牌照频谱(例如802.11或蓝牙)经由无线电链路15与接入点20进行通信。宽带IP网络30在接入点20与UMA网络控制器(UNC)40之间提供连接。在UNC 40与移动台10之间定义了一个接口35，即Up。然后，该UNC 40由不同接口45进一步连接到节点50，该节点包括VPLMN/HPLMN(受访公共陆地移动网络/归属公共陆地移动网络)功能。
UMA系统存在某些显著特征。移动台10和UNC 40是新的或增强的实体。UMA网络与GSM/GPRS无线接入网共存，并且借助于标准GERANBSS网络元件所使用的相同接口与GSM核心网络互连，这些接口包括用于电路交换语音服务的GSM A接口和用于分组数据服务的GPRS Gb接口。还提供了如由3GPP所定义的经由Wm接口使用AAA服务器。该AAA服务器在它建立安全隧道时被用于认证移动台。UNC 40对于GSM/GPRS核心网络作为GERAN基站子系统(BSS)出现。在这个架构中，事务控制(例如呼叫处理)和用户服务的主要元件是由核心网络中的网络元件即MSC/VLR和SGSN/GGSN来提供的。
图2说明一个基于IP的语音的系统99。POTS(普通老式电话服务)终端60通过二线式模拟连接65与IP分组节点70相连。该IP分组节点70将POTS信号分组化成IP分组，并且经由IP连接75把IP分组分发给服务器80。服务器80包括用于解包POTS信号并且将其与POTS系统90相连的装置。
图1和图2的两种解决方案可以组合，以使它们使用相同的宽带IP网络来传送信号。然而在这种情况下，服务器80必须以与UNC 40并行的方式被提供，因为Up接口35的定义对于基于IP的语音是不适用的。
根据本发明，POTS代之以由UMA类型的系统借助于与移动通信系统相连的节点50来提供。由于移动通信系统和POTS系统是互连的，并且至少就POTS而言是兼容的，因此，如果借助于移动通信系统来进行与陆基系统的连接也没有关系。POTS信令与移动通信信令之间的转换已在接入点中被进行，由此，经由IP网络的传输通过分组成IP分组的移动通信系统信号而不是分组成IP分组的POTS信号来进行。在接入点已进行的这个转换完全消除了对于在网络端处的任何附加服务器的需要。
图3A是根据本发明一个实施例的通信系统100的一部分的示意性框图。POTS设备60通过二线式模拟连接65与接入点21的模拟物理接口26相连。一个转换器22与模拟物理接口26相连，并且被布置成端接POTS信令并将内容转换成移动通信系统的信号25。另一个转换器24与转换器22相连，该转换器24用于接收和传送根据移动通信系统的信号25。该转换器24还与IP网络物理接口27相连，该IP网络物理接口27与一个无牌照移动接入(UMA)网络相连。该转换器24被布置成把在所述IP网络物理接口27上接收的IP信令转换成移动通信系统信令25，以及将移动通信系统信令25转换成IP信令以用于在所述IP网络物理接口27上传输。因此，该转换器24进行操作以用于将移动通信信号打包成IP分组以及对IP分组进行解包。
这种布置将导致从核心网络看到POTS设备60仅仅是作为一个普通移动台。与此同时，从用户那里看到POTS接口26仅仅是一个普通POTS线路。由于与图3A的系统相连的移动通信系统的核心网络把该POTS设备识别为一个移动台，因此与所有移动台一样，该POTS设备必须与一个唯一标识相关联。在本实施例中，接入点21中的转换器22配备了一个注册了这种标识的SIM(用户识别模块)卡23。然后，转换器22和POTS设备将构成由虚线所指示的虚构移动台28。
换句话说，接入点21将GSM/3G信令转换成POTS等效信令。该接入点21还配备了使其有可能被GSM/3G核心网络看作移动台的信息(例如SIM卡)。因此，该UNC和GSM/3G核心网络未被改变。
传统CPE(用户驻地设备)POTS设备就像普通POTS线路那样与二线式模拟POTS接口26相连。因此，该CPE POTS设备未被改变。从而，接入点21是必须改变的唯一设备。
图3B说明根据本发明的接入点的另一个实施例。这里，几个CPEPOTS设备装置60A-D以与普通POTS系统相类似的方式与二线式模拟连接65相连。在图3B中，电话60A、传真设备60B、模拟调制解调器60C与CLIP(主叫线路识别显示)显示器60D作为CPE POTS设备装置的非限制性实例被说明。
图4说明根据本发明的接入点的另一个实施例的框图。这里，转换器22与两个模拟物理接口26A、26B相连，这两个接口又与两个POTS设备60A、60B相连。每一个模拟物理接口26A、26B都与单独的SIM23A、23B相关联，由此从移动通信系统的观点来看，POTS设备60A、60B作为两个移动台即两个预订出现。
在图4中，接入点21还可以用作UMA系统的标准接入点。该转换器24借助于移动接口16被连接到利用无牌照频谱进行工作的天线，以便借助于无线电链路15与移动台10进行通信。优选地，这些部分根据UMA标准进行布置，并且不对其进一步论述。
POTS服务是通过使用经由Up接口朝着GSM/3G核心网络的GSM/3G信令来实现的。许多POTS服务可直接从核心网络得到。其他服务被实施在接入点21中。在图4中，用于实施POTS服务的装置29被提供在转换器22中或者与其相连接。用于POTS特定音调和脉冲的发生器和检测器通常被提供在这个装置29中。
感兴趣的POTS服务的非排他实例是POTS语音支持、POTS补充服务、FAX支持、调制解调器支持、TTY(文本电话)支持以及高速电路交换数据支持。在以下列表中给出POTS补充服务的非排他实例：
-匿名呼叫拒绝(ACRJ)
-呼叫转移(CF)
-遇忙呼叫转移(CFB)
-选择性呼叫转移(SCFU)
-主叫线路识别显示(CLIP)
-主叫线路识别限制(CLIR)
-呼叫返回(CR)
-呼叫等待(CW)
-对忙用户完成呼叫(CCBS)
-有区别的报警服务、附加数字方法(DAA)
-免打扰服务(DDB)
-平等接入(EA)
-消息等待指示符(MWI)
-选择性呼叫拒绝(SCR)
-三方服务(3PTY)
-具有传输的三方服务(3PTYT)
-主叫名称识别限制(CNIR)
在优选实施例中，接入点21的一个主要特征是PSTN(RJ-11)接口，其中最终用户可以连接一个或几个标准电话以及工作在PSTN上的其他传统设备。优选实施例的接入点21的另一个主要特征是连接到IP宽带接入网(WAN)的以太网接口(RJ-45)，或者经由例如有线电视调制解调器和网络来连接。
优选地，PSTN接口同时支持DTMF和脉冲。服务质量(QoS)利用DiffServ(IP TOS字段被设置为适当值)来支持。优选地，传真和调制解调器应该被支持。所支持的调制解调器的非排他实例是V.90、V.34、V.32bis、V.32、V.22bis、V.22、V.23、V.21、Bell212A和103。所支持的FAX的非排他实例是第三组传真传输2400/4800/7200/9600波特。
在优选实施例中，接入点21还被布置成在PSTN接口上自动检测是否使用了语音或传真/调制解调器，并且该接入点21对于语音和传真/调制解调器使用一个相关编解码器(例如EFR、AMR等等)。优选地，该接入点应该支持数据(9600比特/秒)以及高速电路交换数据HSCSD。
SMS消息和主叫线路标识可以在与二线式线路相连的显示器上呈现。该信息使用例如FSK和/或DTMF信令在二线式线路上被传送。SMS消息可以与软键盘一起发送，并且可以集成显示器或外部显示器。优选地，该接入点21还支持呼叫名称显示和个人电话簿。
在图5中说明根据本发明的用于系统的协议架构的实施例。MSC根据常规协议经由A接口与UNC 40进行通信。UNC 40和IP网络30进一步被布置成使用根据UMA标准的协议。在该实施例中，根据本发明的接入点21端接接入层AL，并且代之以应用无牌照的较低层ULL来在接入点21内部进行通信。这也使得真正的移动台能够容易地连接到转换器24，该转换器然后作为常规UMA接入点出现。转换器22端接移动通信信号并且将其转换成POTS信号。寻呼例如可以被变换成应用于二线式线路的振铃电压序列。
正如本领域技术人员所认识到的那样，上面给出的接入点实施例的不同部分更应该被视为是功能块而不是物理块。这些功能块可以被实施在独立单元中，被集成在一个或几个公共单元中，还可以分布到多于一个的单元上，或者是它们的任何组合。
在图6中说明其中一些功能块的实施方式的一个可能实施例以及内部接口。RJ45以太网接口41与PHY单元(以太网物理层设备)42相连。该PHY单元通过MII(媒体独立接口)被连接到微处理器43。所述微处理器43被布置成执行例如先前附图中的转换器24的大多数功能。该微处理器43通过PCI(外围部件互连)接口53被连接到根据例如IEEE 802.11b的无线电单元16A。这个无线电单元16A对经由WiFi网络的通信进行处理。在该实施例中，该微处理器43还被连接到一个用于蓝牙通信的无线电单元16B，例如单芯片无线电和BB(基带)。无线电单元16A和16B通常是共存的。该微处理器43还被布置成处理SIM相关功能，并且因此与SIM单元23相连。此外，该微处理器43可以访问存储器44。
PCM和HPI(主机端口接口)57把微处理器与编解码器和DSP(数字信号处理器)单元46相连。这个单元46负责语音编解码、音调识别、音调发生、传真调制解调以及数据调制解调。高/低电压SLIC(用户线接口电路)接口59把该编解码器和DSP单元46与SLIC单元47相连。最后，该SLIC单元47被连接到RJ11(或等价的)POTS二线式接口49。
接入点21由电源线62供电，并且DC转换器61为不同单元提供合适的DC供电电压。
图7说明根据本发明的接入点的实施例的更详细框图。对移动台用户数据来说，蓝牙/WiFi接口16与语音编解码器73相连。该语音编解码器又与RTP打包单元72相连，并且进一步与UDP/IP打包单元71相连，以便把合适的分组提供到例如以太网上。这根据相关的IETF标准来进行。根据例如UMA标准可以得到这样的功能。
然而，POTS用户数据需要附加功能。来自POTS设备的信号在A/D转换器77中进行数字化。该信号的类型被检测，并且提供替换的处理路径。对语音类型的数据而言，以下更详细地描述的音调处理单元76通过一个开关82被连接到A/D转换器77。然后，该数据被提供给一个变码器74，该变码器74又被连接到EFR转换器73，以便与移动数据平面合并。然而，如果存在文本电话，那么数据平面路径在到达变码器74之前被切换到TTY调制解调器79和CTM调制解调器。该CTM调制解调器被用来确保TTY音调通过正常的GSM语音编解码器。如果POTS用户数据最初包含模拟传真或调制解调器信号，那么数据平面路径被切换到模拟传真/调制解调器单元80和V.110’单元81。V.110’被用于使用GSM信令来传送数据。然后该数据被提供给RTP打包单元72。
从移动通信网络提供给移动电话或POTS设备的信号以对应的方式但是在相反的方向上被处理。
图8说明可以在例如图7的接入点中使用的音调处理单元76的实施例。上行PCM信号从A/D转换器77被提供给一个电平调节器92，并且进一步被提供给DTMF和传真/调制解调器音调(CNG)检测器，该检测器在发送所接收的音调之前使用GSM信令对其进行解码。音调发生器94与上行线路相连，以用于在将上行信号提供给变码器74之前为传真和数据呼叫产生呼叫音调(CNG)和应答音调(CED)。在下行方向上，变码器信号被提供给传真/调制解调器音调检测器95，该检测器确定该下行信号是传真还是调制解调器信号。FSK/DTMF发生器96与下行PCM线路相连，以便提供诸如Bellcore GR-30-Core之类的FSK调制、诸如ETS 300 659-1之类的V23 FSK调制、或诸如ETS 300 659-1附件C之类的DTMF脉冲。还提供音调发生器97以产生例如拨号音、振铃音、忙音或不同的引导音调。最后，下行信令在到达A/D转换器77之前经过电平调节和音量控制器91。
本发明的一个优点是，可以在没有用于用户的任何大量附加网络操作成本的情况下得到POTS电话。虽然用于提供POTS基础设施的成本相当大，但是移动电话运营商可以仅以微小增加的成本把所提出的POTS服务添加到现有网络中。
SIM卡认证的使用显著减少了用户的激活和管理的成本，并且还将可能为固定用户提供GSM/3G服务，例如预付费服务。
由于GSM/3G系统与全球电话网相连，因此可以到达全球电话网中的任何电话。这将为移动运营商提供了成为经由固定和无线电通信的完全的“三网合一”通信运营商的工具。
上述的实施例应该被理解为是本发明的几个说明性实施例。在大多数实施例中采用了GSM/3GPP概念。然而，本发明还适用于其他移动通信系统，例如基于TDMA、CDMA-one、D-AMPS、PDC或PCS的移动通信系统。此外，本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改、组合和改变。特别地，不同实施例中的不同部分解决方案可以以其他配置来组合，只要在技术上是可能的。然而，本发明的范围完全由所附权利要求书来限定。
参考文献
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Claims (8)

1.一种接入点(21)，包括：
IP网络物理接口(27)，用于与接入网相连；
所述接入网被布置成经由IP连接为移动终端提供到移动通信网络的接入；
与所述IP网络物理接口(27)相连的第一转换器(24)，其被布置成把在所述IP网络物理接口上接收到的IP信令(35)转换成移动通信系统信令(25)，以及把移动通信系统信令(25)转换成IP信令(35)以用于在所述IP网络物理接口(27)上进行传输；
模拟物理接口(26；26A-B)，其被布置成与普通老式电话系统POTS设备(60；60A-B)进行通信；
与所述模拟物理接口(26；26A-B)和所述第一转换器(24)相连的第二转换器(22)；
所述第二转换器(22)被布置成把在所述模拟物理接口(26；26A-B)上接收到的POTS信令(65)转换成移动通信系统信令(25)，以用于提供给所述第一转换器(24)；以及
所述第二转换器(22)还被布置成把由所述第一转换器(24)所提供的移动通信系统信令(25)转换成POTS信令(65)，以用于在所述模拟物理接口(26；26A-B)上进行传输。
2.根据权利要求1所述的接入点，还包括用于在所述移动通信系统内为所述POTS设备(60；60A-B)提供标识的装置(23；23A-B)。
3.根据权利要求2所述的接入点，其中用于提供标识的所述装置包括用户识别模块(23；23A-B)。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的接入点，还包括：
无线电接口(16)，其被布置成与移动台(10)进行通信，所述无线电接口(16)与所述第一转换器(24)相连，以用于提供和接收移动通信系统信令(25)。
5.根据权利要求4所述的接入点，其中所述移动通信系统信令(25)是根据GSM/3GPP标准执行的，并且所述第一转换器(24)是根据无牌照移动接入UMA标准工作的。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述的接入点，还包括用于实施无法从所述移动通信系统直接得到的POTS服务的装置(29)。
7.根据权利要求6所述的接入点，其中用于实施POTS服务的所述装置(29)包括用于POTS特定音调和脉冲的发生器和检测器。
8.根据权利要求1-7中任何一项所述的接入点，其中所述POTS服务是从如下列表中选择的：
POTS语音支持；
POTS补充服务；
传真支持；
调制解调支持；
文本电话支持；以及
高速电路交换数据支持。
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