背景技术
UMA是全球移动通信系统(GSM)和通用分组无线业务(GPRS)的移动服务向用户端(Customer’s Premise)的一种扩展,用户使用蓝牙技术或基于IEEE802.11协议的无线保真(Wi-Fi)技术,在非授权频率上实现接入。
采用UMA技术,手持双模(GSM/UMA)手机的用户可以在蜂窝网络和公共/私人非授权无线网络间进行漫游和切换。在UMA技术的支持下,在网络间移动的用户能够在使用移动语音和数据业务时获得如一的用户体验。业界普遍认为,UMA技术能够改善住宅覆盖并保持最低限度的基础架构投资,本轻利厚。
下一代网络(NGN)是一种新的电路交换(CS)核心网,能够以一种与承载无关的方式来支持不同传输方式,如基于异步传输模式(ATM)或基于IP的传输方式等。对于ATM和IP传输,呼叫控制层和承载控制层之间有严格的界限,压缩语音能够以可变比特率经由电路交换核心网传输。
在现有技术中,当UMA与核心网(不失一般性,以NGN为例)互连时,系统架构如图1所示。
其中,UMA网络控制器(UNC)经由标准A接口(用于电路交换业务)和吉比特(Gb)接口(用于分组交换业务)分别连接到移动交换中心(MSC)服务器、媒体网关以及服务GPRS支持节点(SGSN)/网关支持节点(GGSN)。UNC的功能等同于GSM的基站控制器(BSC),通过IP传输与接入点(AP)相连接。
UNC主要包括以下三个模块:
1)安全网关(SGW)模块:用于连接来自UMA移动终端(以下简称“移动终端”)的安全远程接入隧道,以传输数据业务;
2)UNC分组交换(UNC-PS)模块:将在UP接口(Up Interface)上的数据传输信道互连到在Gb接口;
3)UNC电路交换(UNC-CS)模块:其中又具体包括“UMA呼叫控制(Call Control)模块”和“UMA媒体网关(MGW)模块”。
图1所示系统存在如下问题:
-需要使用两个媒体网关(MGW),其一位于UNC中,另一个位与核心网中。UNC中的媒体网关负责将在UP接口上的IP承载转换为A接口上的时分复用(TDM)承载,包括将来自或发往UMA移动终端的压缩编解码的话音转换为脉冲编码调制(PCM)话音;核心网中的网关将A接口上的TDM承载转换为核心网中的IP/ATM承载,同时将来自或发往A接口的PCM话音转换为核心网的压缩编解码的话音;
-需要进行传输模式的反复转换,由于UMA移动终端与UNC之间属于IP传输,UNC与核心网之间属于TDM传输(因其间接口为标准A接口),而在核心网中又要采用IP传输;
-需要使用两个编解码器(Transcoder),其中之一位于UNC的UMA媒体网关中,另一个位于核心网的媒体网关中,因此不能支持无代码转换器运行(TrFO)。
其中,TrFO是Transcoder Free Operation的缩写,是一种带外网络的管理控制信息与用户网络的承载业务信息在不同的逻辑信道传送的协商机制,在呼叫建立前,网络就对编解码器的类型和模式进行协商,协商后,移动终端之间的通信可以完全不经过编解码器,从而提高话音质量,从而节省了昂贵的编解码器资源及其带来的功耗。TrFO的另一好处是在分组承载中使用时可以节省网络带宽。
可见,现有技术由于存在上述问题而不够理想,如何在UMA网络与核心网互连时,优化对系统资源的利用,改进话音质量并提高系统效率,成为人们普遍关注的问题。
具体实施方式
图2为根据本发明的一个具体实施方式构建的UMA网络与核心网互连的系统结构示意图。以下参照图2并结合图1解释本发明与现有技术的区别。
本发明中,由核心网中的MSC服务器以及媒体网关来实现图1所示的UNC中UMA网络控制器中UNC电路交换模块(包括一个UMA呼叫控制模块和一个UMA媒体网关)的功能。
比较两图不难看出,图2中的UMA网络控制器1(以下简称UNC1)保留了原有的UNC分组交换模块及其与核心网侧的SGSN/GGSN模块间用于传输电路交换业务的Gb接口,与现有技术不同地,在本实施例中,为UNC1中的SGW增加了到核心网侧MSC服务器2的一个私有接口,使得SGW能够将来自移动终端的信息(如接入请求消息、呼叫建立请求消息等)直接转发给核心网端的MSC服务器2。应当理解,UNC1将SGW作为经由私有接口与核心网的MSC服务器直接连接的装置仅是本发明的一个实施例,本发明不限于本实施例。
根据本发明,MSC服务器2除实现现有技术中的相应功能外,还用于实现以下功能:
在移动终端和UNC1之间建立承载通路,用于传输电路交换业务;
支持GSM边缘无线接入网(GERAN)和UMA网络之间的切换。
下面结合具体方法流程图和装置框图对本发明进行描述。
图3为根据本发明的一个具体实施方式的在图2所示UNC1中用于控制移动终端进行接入的方法流程图,该方法起始于步骤S10。
在步骤S10中,UNC1接收来自移动终端的接入请求消息,在本实施例中,所述接入请求消息为URR Register Request,其内容在标准中已有定义。图2所示的接入点(AP)利用非授权频率为移动终端提供蓝牙接入或Wi-Fi接入,并经由宽带IP网络连接到UNC1,也即接入点与UNC1之间采用基于IP的传输方式。由于接入点不需要提供针对UMA的网关功能,因此当前通用的接入点均可以用于图2所示的系统中,用于连接移动终端和UNC1。
UMA支持多种安全机制,包括但不限于非授权接口的安全机制(移动终端与接入点之间)、UP接口的安全机制(移动终端与UNC1之间)、核心网认证,GPRS计算(移动终端与核心网之间)、数据应用安全(如HTTPS,移动终端与应用服务器之间)等。
UP接口的安全机制可以保护移动终端与UNC1之间的信令、语音或数据业务流,避免他人未经授权地使用、处理数据或偷听。具体地,通过包括认证和编码在内的方式来实现上述保护,移动终端与UNC1之间在UP接口上传输的信令和用户层业务由建立于移动终端与SGW之间的IPSec(互联网协议安全)隧道保护,现有标准中对此已有描述。于是,在该安全机制作用下,到达UNC1的接入请求消息为加密格式,为此,该方法进到步骤S11。
在步骤S11中,UNC1将该接入请求消息进行解密,以生成经解密的接入请求消息。应当理解,为解密该接入请求消息,UNC1通常预先知晓相应的密钥和加解密算法等相关信息。得到经解密的接入请求消息后,进到步骤S12。
在步骤S12中,UNC1将经解密的所述接入请求消息发给MSC服务器2。由后者来处理该移动终端的接入请求(以下会在对本发明的第三、第四方面的描述中详述),进到步骤S13。
在步骤S13中,UNC1接收MSC服务器2在根据该接入请求消息进行接入认证处理后发回的接入响应消息,该接入响应消息包含指示是否允许该移动终端接入的指示信息。接收到所述接入响应消息后,进到步骤S14。
在步骤S14中,UNC1根据所述来自MSC服务器2的接入响应消息来控制该移动终端的接入。具体地,根据本发明的一个具体实施例,步骤S14可以通过以下步骤来实现,简明起见,未在图中详细示出:
S141:由该接入响应消息中提取所述指示信息;
S142:根据所述指示信息,判断MSC服务器2是否允许该移动终端接入;
S143:如果判断结果为该移动终端未被允许接入,则拒绝该移动终端的所述接入请求,具体可以通过向所述移动终端发送URRRegister Reject或URR Register Redirect来拒绝其接入请求或将该移动终端重新指向其它UNC;
S143’:如果判断结果为允许该移动终端接入,则允许该移动终端的所述接入请求,控制完成该移动终端在所述UNC1上的注册。具体地,可以向所述移动终端发送URR Register Accept。
图4为根据本发明一个具体实施方式的图2所示用于控制移动终端进行接入的UMA网络控制器1(UNC1)框图。在本实施例中,所述UNC1包括:第一接收装置10、发送装置11、第二接收装置12、接入控制装置13,优选地,还包括一个安全装置14。
所述第一接收装置10接收来自移动终端的接入请求消息,在本实施例中,所述接入请求消息为URR Register Request,其内容在标准中已有定义。图2所示的接入点(AP)利用非授权频率为移动终端提供蓝牙或Wi-Fi接入,并经由宽带IP网络连接到UNC1,也即,接入点与UNC1之间采用基于IP的传输方式。由于接入点不需要提供针对UMA的网关功能,因此当前通用的接入点均可以用于图2所示的系统中,用于连接移动终端和UNC1。
UMA支持多种安全机制,包括但不限于非授权接口的安全机制(移动终端与接入点之间)、UP接口的安全机制(移动终端与UNC1之间)、核心网认证,GPRS计算(移动终端与核心网之间)、数据应用安全(如HTTPS,移动终端与应用服务器之间)。
UP接口的安全机制可以保护移动终端与UNC1之间的信令、语音或数据业务流,避免他人未经授权地使用、处理数据或偷听。具体地,通过包括认证和编码在内的方式来实现上述保护,移动终端与UNC1之间在UP接口上传输的信令和用户层业务由建立于移动终端与SGW之间的IPSec(互联网协议安全)隧道保护,现有标准中对此已有详细描述。于是,在该安全机制作用下,到达UNC1的接入请求消息为加密格式。
安全装置14负责将该接入请求消息进行解密,以生成经解密的接入请求消息。应当理解,为解密该接入请求消息,UNC1通常已知晓相应的密钥和加解密算法等相关信息。
解密该接入请求消息后,由发送装置11将经解密的接入请求消息发送给MSC服务器2,由后者处理该移动终端的接入请求(以下会在对本发明的第三、第四方面的描述中详述)。
接着,由所述第二接收装置12接收MSC服务器2处理该接入请求后发回的接入响应消息,该接入响应消息包含指示是否允许该移动终端接入的指示信息。
此后,接入控制装置13根据所述来自MSC服务器2的接入响应消息来控制该移动终端的接入。具体地,根据本发明的一个具体实施例,所述接入控制装置13包括:提取装置、判断装置、控制装置,简明起见,上述各子装置未在图4中示出:
-提取装置负责由该接入响应消息中提取所述指示信息,并提供给判断装置;
-判断装置根据所述指示信息,判断MSC服务器2是否允许该移动终端接入;
-如果判断结果为该移动终端未被允许接入,控制装置将拒绝该移动终端的所述接入请求,具体可以通过向所述移动终端发送URRRegister Reject或URR Register Redirect来拒绝其接入请求或将该移动终端指向其它UNC;
-如果判断结果为允许该移动终端接入,控制装置将接受该移动终端的所述接入请求,控制完成该移动终端在所述UNC1上的注册。具体地,可以向所述移动终端发送URR Register Accept。
图5为根据本发明的一个具体实施方式的在图2所示MSC服务器2中用于辅助控制移动终端的接入的方法。该方法起始于步骤S20。
在步骤S20中,MSC服务器2接收移动终端经由UNC1发来的接入请求消息,在本实施例中,该接入请求消息包含该移动终端的用户特征信息如移动终端标识(IMSI)、接入点特征信息(AP-ID)、该移动终端需要的UMA服务等。接着进到步骤S21。
在步骤S21中,MSC服务器2由接收到的接入请求消息中获取该移动终端的用户特征信息如IMSI,进到步骤S22。
在步骤S22中,MSC服务器2根据所述用户特征信息,查询与该用户特征信息相对应的与鉴权授权审计相关的用户相关信息,用于处理该移动终端的接入请求。根据实际情况,所述用户相关信息可以预先存储在所述MSC服务器2上的存储装置中,同样,也可以存储在与所述MSC服务器2分立的存储装置(譬如,鉴权授权审计服务器即AAA服务器)中。通过所述查询,MSC服务器2将得到赖以判断是否允许该移动终端接入的用户相关信息,对于GSM系统,所述用户相关信息通常包括移动终端标识、访问能力、用户类别和补充业务等数据。接着,进到步骤S23。
在步骤S23中,MSC服务器2根据查询到的与鉴权授权审计相关的用户相关信息,判断是否允许该移动终端接入,并生成一个判断结果,该判断结果指示是否允许所述接入。此后,进到步骤S24。
在步骤S24中,MSC服务器2生成一个接入响应消息,并将其发送给所述UNC1,该接入响应消息中包含在步骤S23中得到的判断结果,UNC1可以依赖所述接入响应消息来确定是否为所述移动终端提供接入。
如果该移动终端获准接入,则当其要与其它终端通信设备(不限于UMA移动终端)建立语音呼叫(本实施例以语音通信为例进行说明,但应理解本发明不限于语音通信的情形)时,可以进一步地向核心网端发送呼叫建立请求。
于是,当有一个成功接入的移动终端经由UNC1发来呼叫建立请求(以下该移动终端也称为主叫终端,所述主叫终端所要建立呼叫的对象称为被叫终端),MSC服务器2于步骤25中接收所述呼叫建立请求。容易理解,所述呼叫建立请求的内容包括但不限于被叫终端的地址信息,如被叫终端的MSISDN号码。接着,进到步骤S26。
在步骤S26中,MSC服务器2由所述呼叫建立请求中获取被叫终端的MSISDN号码,并进到步骤S27。
在步骤S27中,MSC服务器2基于被叫终端的MSISDN号码,控制实现主叫终端与所述被叫终端的呼叫接续。在本实施例中,所述控制步骤的具体实现方式如下:
首先,MSC服务器2对该被叫终端的MSISDN号码进行解析,进而选择该主叫终端与被叫终端之间的路由。本领域普通技术人员可以理解,作为一种软交换机,MSC服务器2选择路由的功能实现由现有技术便能支持;
此后,根据所选择的路由,MSC服务器2控制图2所示的核心网中的媒体网关来在所述主叫终端与所述被叫终端之间建立呼叫业务承载信道,用于传输电路交换域业务。
根据本发明的一个具体实施方式,为了使媒体网关支持主被叫终端之间的代码转换,MSC服务器2还需由所述呼叫建立请求消息中获取所述主叫终端的信号编码方式,并通过与被叫终端之间的几次握手来获得所述被叫终端的信号编码方式。
得到了主被叫终端的信号编码方式,再在步骤S27中,根据该主叫终端的信号编码方式与被叫终端的信号编码方式来控制该媒体网关进行所述主被叫终端之间的代码转换,该代码转换具体可由配置于所述媒体网关中的代码转换器来实现。
图6为根据本发明的一个具体实施方式的图2所示用于辅助控制移动终端的接入的MSC服务器2的框图。在本实施例中,所述MSC服务器2包括如下:接收装置20、判断处理装置21、发送装置22、地址获取装置23、呼叫控制装置24、主叫编码获取装置25、被叫编码获取装置26;优选地,所述判断处理装置21还包括:特征获取装置210、查询装置211、判断装置212;所述呼叫控制装置24还包括:路由选择控制装置240、信道建立控制装置241、代码转换控制装置242。
接收装置20接收移动终端经由UNC1发来的接入请求消息,在本实施例中,该接入请求消息包含该移动终端的用户特征信息如移动终端标识(IMSI)、接入点特征信息(AP-ID)、该移动终端需要的UMA服务等。
特征获取装置210由所述接入请求消息中获取该移动终端的用户特征信息如IMSI。
查询装置211根据所述用户特征信息,查询与该用户特征信息相对应的与鉴权授权审计相关的用户相关信息。根据实际情况,所述用户相关信息可以预先存储在所述MSC服务器2中(如,存储装置集成在MSC服务器2中的情形),同样,也可以存储在与所述MSC服务器2分立的存储装置(譬如,鉴权授权审计服务器即AAA服务器)中。通过所述查询,MSC服务器2将得到相应的与鉴权授权审计相关的用户相关信息,对于GSM系统,所述用户相关信息通常包括移动终端标识、访问能力、用户类别和补充业务等数据。
判断装置212判断是否允许该移动终端接入,并生成一个判断结果,该判断结果指示是否允许所述接入。
发送装置22发送接入响应消息给所述UNC1,该接入响应消息中包含判断装置212得到的判断结果,UNC1可以依赖所述接入响应消息来确定是否为所述移动终端提供接入。
如果该移动终端获准接入,则当其要与其它终端通信设备(不限于UMA移动终端)建立语音呼叫(本实施例以语音通信为例进行说明,但应理解本发明不限于语音通信的情形)时,可以进一步地向核心网端发送呼叫建立请求。
于是,当有一个成功接入的移动终端经由UNC1发来呼叫建立请求(以下该移动终端也称为主叫终端,所述主叫终端所要建立呼叫的对象称为被叫终端)到来,将由所述接收装置20负责接收。容易理解,所述呼叫建立请求的内容包括但不限于主被叫终端的地址信息,如被叫终端的MSISDN号码。
地址获取装置23由所述呼叫建立请求中获取被叫终端的MSISDN号码,并将其传递给所述呼叫控制装置24,具体地,传递给其中的路由选择控制装置240。
路由选择控制装置240对该被叫终端的MSISDN号码进行解析,选择主叫终端与该被叫终端之间的路由。本领域普通技术人员可以理解,作为一种软交换机,MSC服务器2选择路由的功能实现由现有技术便能支持。
此后,根据所选择的路由,信道建立控制装置241控制图2所示的核心网中的媒体网关来在所述主叫终端与所述被叫终端之间建立呼叫业务承载信道,用于传输电路交换域业务。
根据本发明的一个具体实施方式,为了使媒体网关支持主被叫终端之间的代码转换,还需由主叫编码获取装置25从所述呼叫建立请求消息中获取所述主叫终端的信号编码方式,并由被叫编码获取装置26通过与被叫终端之间的握手等方式来获得所述被叫终端的信号编码方式。
得到了主被叫终端的信号编码方式,再由代码转换控制装置242根据该主叫终端的信号编码方式与被叫终端的信号编码方式来控制该媒体网关进行所述主被叫终端之间的代码转换,该代码转换具体可由配置于所述媒体网关中的代码转换器来实现。
本发明对UNC和核心网的MSC服务器做如上改进后,由MSC服务器2来负责实现现有UNC在切换中的功能,以下对涉及UMA网络的几种切换进行简要介绍,请参照图2:
1.UMA网络到GSM网络的切换
这种情形下的切换方法与现有技术中GSM网络中的普通切换完全相同,不再赘述;
2.GSM网络到UMA网络的切换
这种情形下的切换的原理与GSM网络中的普通切换方式相类似,但有如下特性:
-MSS(移动交换子系统)与媒体网关上的AMR编解码器之间预留VoIP连接,而非TDM连接。媒体网关为该连接分配IP地址和RTP(实时传输协议)端口;
-在切换请求消息(Handover Request Message)中,MSS为UNC提供UMA手机在发送上行RTP分组时必需的IP地址和RTP端口,以及认证的编解码器列表;
-UNC在切换探测消息(Handover Detect Message)中将UMA手机提供的IP地址和RTP端口返回给MSS,用于MGW发送下行RTP分组;
-MSS将所述UMA手机的IP地址和RTP端口告知MGW,用于后者发送下行RTP分组。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。