CN101184279B

CN101184279B - 一种实现gsm系统码型变换的方法及系统

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Publication number: CN101184279B
Application number: CN2007101985509A
Authority: CN
Inventors: 韩凌飞
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: CN101184279A

Abstract

本发明公开了一种实现GSM系统码型变换的方法及系统，属于移动通信领域。本发明方法应用于GSM系统码型变换器作为独立网元的场景，其中，基站控制器通过分组交换网PSN向与其对应的码型变换器传输语音数据，码型变换器收到该语音数据后进行码型变换。本发明还公开了一种实现全球移动通信GSM系统码型变换的系统。本发明大大简化了系统设备的设计复杂度，并实现了TC资源的容灾备份。同时既有效保护了现有的电信设备，又可以充分利用廉价的IP传输网络资源，大大节约了网络运营成本。

Description

一种实现GSM系统码型变换的方法及系统

技术领域

本发明属于移动通信领域，特别涉及一种实现GSM系统码型变换的方法及系统。

背景技术

在全球移动通信GSM(Global System for Mobile Communications)系统中，为了在频谱受限的情况下达到与固定电话网尽量接近的话音质量，语音编码通常采用规则脉冲激励长期预测RPE-LTP(Regular Pulse Excited-LongTerm Prediction)方案，该方案属于混合编码，传输速率为13kbit/s。为了提高无线话音质量和增加GSM系统容量，GSM系统还引入了多种其它的语音编码方案，如半速率HR(Half Rate)语音编码方案、全速率FR(Full Rate)语音编码方案以及增强型全速率话音编码方案EFR(Enhanced Full Rate)等。

另一方面，在实际的GSM核心网语音传输中采用的是64kbit/s的PCM波形编码方案。这就需要一个设备在GSM空中语音信道编码和64kbit/s PCM编码之间进行变换，完成移动用户和公共网络之间的通信。这个设备一般称为码型变换器(Transcoder)，简称为TC。根据实现方式的不同，TC可以位于基站一侧将来自网络侧的64kbit/s的PCM编码变换为指定的GSM语音编码或者反之；TC也可以位于基站控制器BSC的一侧将来自基站的GSM编码变换为64kbit/s的PCM或者反之。但是一般为了节省传输和简化基站的设计，码型变换器通常位于基站控制器一侧。早期的码型变换器都是内置的，即作为基站控制器的一部分进行设计的。

分组交换网PSN(Packet Switch Network)是电信网络发展的重要方向，主要用来承载IP业务，但是从实际运营中发现IP业务没有为网络营运者带来好的收益，传统的语音业务仍是利润的重要支撑点；另一方面，在国外，相当一部分电信运营商的E1电路中继是租借的，其费用相对比较昂贵。在这样的情况下，如果能充分利用现有的IP网络承载传统的电信业务将大大节省运营商的网络运营成本。

边缘到边缘的伪线仿真PWE3(Pseudo Wire Edge to Edge Emulation)是由国际互联网工程任务小组IETF(Intemet Engineering Task Force)负责制定的能在PSN上提供传统L1和L2层网络业务的机制，其在IP传输网络上保证了较好的服务质量QoS(Quality of Service)。其中，PSN包括IPv4、IPv6和多协议标记交换MPLS(MultiProtocol Label Switch)等网络；被仿真的网络业务包括数字时分复用TDM专线、帧中继(FR)、ATM信元和ATM适配(AAL)、Ethernet和Ethernet VLAN、HDLC、PPP等网络业务。

在PSN网络中伪线PW(Pseudo Wire)是通过在两个用户之间建立专有的隧道实现的。目前，针对不同类型的PSN已经有多种跨越PSN的隧道方式，例如在IP PSN上可采用通用路由包装(GRE)或第二层隧道协议(L2TP)建立隧道；在MPLS PSN上采用标签栈时，可以把上层标签看作是下层标签的隧道。隧道为被仿真的业务跨越分组交换网络PSN构成了数据传送的路径，一条隧道可以复用成一条或者多条伪线PW。

在PW网络中存在两种设备：提供者边缘设备PE(Provider Edge)和用户边缘设备CE(Customer Edge)，CE作为用户侧接入设备负责将用户业务流通过接入链路AC(Attachment Circuit)发往PE。提供者边缘设备PE负责在控制面上通过信令建立PE到PE的伪线路连接，数据面上完成二层数据链路帧到IP/MPLS标记包的封装/去封装和相应处理功能，并通过PSN隧道中的伪线路将标记包传送到对端PE。

通过伪线传输，TDM业务帧需要在PW端业务(PWES，PW End Service)处先包装成PW协议数据单元(PW-PDU)，再通过PSN隧道经下层网络传送。PE还可以执行PW-PDU必要的包装和拆包过程，以及PW业务所要求的任何其他功能，如排序、定时功能。

由上可以看出，目前非常需要充分利用IP传输网络及电路交换设备来实现GSM码型变换器外置，从而达到节约网络运营成本的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种实现GSM系统码型变换的方法及系统，从而大大节约网络运营成本。

为了解决上述问题，本发明公开了一种实现全球移动通信GSM系统码型变换的方法，应用于GSM系统码型变换器作为独立网元的场景，该方法中，基站控制器通过分组交换网PSN向与其对应的码型变换器传输语音数据，码型变换器收到该语音数据后进行码型变换。

上述方法中，一个基站控制器与一个或多个码型变换器相对应，和/或一个码型变换器与一个或多个基站控制器相对应。

上述方法具体分为以下步骤：

A：基站控制器通知码型变换器分配与其对应的码型变换资源后，将时分复用TDM语音帧发送到靠近基站控制器的提供者边缘设备PE，该PE将TDM语音帧封装为伪线仿真PWE3协议数据单元，并通过PSN网络中伪线PW隧道传输到靠近码型变换器的PE；

B：靠近码型变换器的PE对收到的PW协议数据单元进行解包，取出其中的TDM语音帧，并将该语音帧转发给码型变换器，码型变换器实现码型变换。

进一步地，上述方法，所述步骤A中，当TDM语音帧长度与PW协议数据单元长度不相配时，所述靠近基站控制器的PE对TDM语音帧进行拆包或者组包操作；

所述步骤B中，靠近码型变换器的PE对收到的PW协议数据单元解包取出的TDM语音帧进行相应的组包或者拆包操作。

进一步地，上述方法，所述步骤A中，所述PW隧道是已建立好的，或者是基站控制器通知码型变换器分配对应码型变换资源后建立的。

进一步地，上述方法，所述步骤A中，基站控制器通过PSN网络向码型变换器发送内部信令，通知码型变换器分配与该基站控制器对应的码型变换资源。

本发明还公开了一种实现全球移动通信GSM系统码型变换的系统，该系统包括基站控制器，以及通过分组交换网PSN与其相连的外置码型变换器，其中

基站控制器，向与其对应的码型变换器传输信令及语音数据；

码型变换器，对收到的数据进行码型变换。

上述系统进一步包括两个通过PSN网络相连的端对端提供者边缘设备PE，其中靠近基站控制器的PE与基站控制器相连，靠近码型变换器的PE与码型变换器相连；

其中基站控制器通过PSN网络中伪线PW隧道向码型变换器传输语音数据的过程中，PE将时分复用TDM语音帧封装为伪线仿真PWE3协议数据单元或者将PWE3协议数据单元解包取出TDM语音帧。

进一步地，上述系统中，当TDM语音帧长度与PW协议数据单元长度不相配时，所述靠近基站控制器的PE对TDM语音帧进行拆包或者组包操作后，将其封装成PWE3协议数据单元；

靠近码型变换器的PE收到该PW协议数据单元后，解包取出TDM语音帧，并进行相应的组包或者拆包操作。

进一步地，上述系统中，所述基站控制器通过PSN网络向码型变换器发送内部信令，通知码型变换器分配与该基站控制器对应的码型变换资源。

本发明将GSM系统的码型变换器从基站或者基站控制器中独立出来作为一个单独的物理网元来设计，从而大大简化了系统设备的设计复杂度，同时，码型变换器作为一个全局共享的TC资源池，也可以供多个基站控制器使用，另一方面，基站控制器还可以同时连接多一个码型变换器，实现TC资源的容灾备份。本发明技术方案还采用了PWE3技术实现基站控制器和码型变换器之间的TDM语音传输，这样既有效保护了现有的电信设备，又可以充分利用廉价的IP传输网络资源，大大节约了网络运营成本。

附图说明

图1是外置的码型变换器作为独立网元时组网结构示意图；

图2(a)是本发明技术方案中基于PWE3实现TDM语言传输的网络结构示意图；

图2(b)是图2(a)所示网络结构中基于PWE3进行TDM语言传输的协议栈示意图；

图3(a)是本发明技术方案中基于PSN网络进行信令传输的网络结构示意图；

图3(b)是图3(a)所示网络结构中基于PSN网络进行信令传输的协议栈示意图；

图4是采用本发明外置的码型变换器实现通话的流程图。

具体实施方式

本发明的主要构思是，可以将码型变换器独立出来作为独立网元，这样可以对系统做进一步的优化：一方面码型变换器作为一个全局的资源可以被多个基站控制器共享，组成一个全局的TC资源池；另一方面，一个基站控制器也可以连接多个码型变换器，构成TC资源的容灾备份，此时，可以采用图1所示的组网方式。采用这种组网方式便于把各种网络的拓扑结构组合起来，运营商可以在偏远的地区用小容量的不带码型变换器的BSC来建设网络，而把大容量的BSC/TC放在中心城市靠近移动交换中心MSC(MobileSwitch Center)的地方。从而降低在偏远地区建设网络的传输成本，同时节省了A口传输资源。

另外，在图1所示的组网结构中，还可以通过现有的边缘到边缘的伪线仿真PWE3(Pseudo Wire Edge to Edge Emulation)技术承载传统的语音码流，从而节省E1传输中继。

下面结合附图及具体实施方式，对本发明技术方案作进一步的详细描述：

一种实现GSM系统码型变换的系统，包括基站控制器、两个端对端的提供者边缘设备PE、PSN网络以及外置的码型变换器，如图2、3所示，其中靠近基站控制器的提供者边缘设备PE通过E1电路与基站控制器相连，靠近码型变换器的提供者边缘设备PE通过E1电路与码型变换器相连，两PE之间通过PSN网络相连。其中：

基站控制器BSC，通过内部信令通知码型变换器分配对应TC资源以及进行必要的电路接续等。

码型变换器TC，实现GSM系统中不同码型间的变换，如GSM空中语音信道编码和64kbit/s PCM编码之间的变换。

PE，通过PSN网络传输BSC与MSC之间的A口7号信令以及BSC与TC之间的内部信令、语音数据等；

其中PE通过PSN网络进行TDM语音传输过程中，由于伪线PW中的数据流对核心传输网络是不可见的，或者说核心传输网络对两个端点用户之间的数据流是透明的，因此利用了PWE3隧道进行TDM语音业务传输，此时，实现TDM语音业务传输的网络结构如图2(a)所示，该网络结构中TDM语音业务传输协议栈如图2(b)所示，提供者边缘设备PE具有PWE3功能，能够将TDM语音帧封装到PW协议数据单元中，然后通过PWE3隧道传输到靠近码型变换器TC一侧的提供者边缘设备PE中，最后靠近码型变换器TC一侧的提供者边缘设备PE负责提取该TDM语音帧并转发给码型变换器TC；

而另一方面，由于基站控制器BSC和移动交换中心MSC之间为A口七号信令，内部信令和A口7号信令传输均可以通过在IP层之上的SCTP协议以及M3UA来承载，此时由于内部信令和A接口7号信令不能透明转发，PE需要实现类似信令网关的功能，此时网络结构如图3(a)所示，而BSC与TC之间的内部接口和A口信令传输协议栈如图3(b)所示，其中对于信令的传输可以不通过PWE3隧道来传输，因此，图3中的PE设备可以不具备PWE3功能。

上述系统中，码型变换器作为一个全局资源可以被多个基站控制器共享，组成一个全局的TC资源池；而一个基站控制器也可以连接多个码型变换器，构成TC资源的容灾备份。

图4描述了上述GSM码型变换器外置系统实现语音呼叫的处理流程，由于呼叫信令的建立以及语音的传输从方向上是对称的，因此，本例仅针对从基站控制器方向发起呼叫的情况进行描述，具体处理流程如下：

步骤401：用户发起呼叫，基站控制器BSC通过内部信令通知码型变换器分配TC资源，建立PW隧道，通话开始；

该步骤中，基站控制器BSC通过内部信令通知码型变换器分配TC资源后，也可以复用已建立的PW隧道进行通话。

步骤402：基站控制器通过E1电路将TDM语音帧发送到靠近基站控制器的提供者边缘设备PE；

步骤403：靠近基站控制器的提供者边缘设备PE将收到的TDM语音帧封装为PWE3协议数据单元；

该步骤中，PE按现有技术将TDM语音帧封装为PWE3协议数据单元，其中当TDM语音帧长度与PW协议数据单元长度不相配时，PE可以对收到的TDM语音帧进行拆包或者组包操作，例如，当TDM语音帧长度小于PW协议数据单元的长度时，PE可以对收到的若干TDM语音帧进行组包以符合PW协议数据单元的长度要求；当TDM语音帧长度大于PW协议数据单元的长度时，PE也可以对收到的TDM语音帧进行拆包以符合PW协议数据单元的长度要求；

步骤404：靠近基站控制器的提供者边缘设备PE将封装有TDM语音帧的PWE3协议数据单元，通过分组交换网PSN的PW3隧道传输到靠近码型变换器的提供者边缘设备PE；

步骤405：靠近码型变换器的提供者边缘设备PE对收到的PWE3协议数据单元进行解包，取出其中的TDM语音帧；

该步骤中，PE对收到的PWE3协议数据单元按照现有技术进行解包，其中，当步骤403中靠近基站控制器的PE对收到的TDM语音帧进行拆包或者组包操作后封装成PWE3协议数据单元的，则靠近码型变换器的PE对取出的TDM语音帧进行相应的组包或者拆包操作；

步骤406：靠近码型变换器的提供者边缘设备PE将解析出的TDM帧通过传统的E1电路转交给码型变换器TC；

步骤407：码型变换器TC进行GSM编码变换；

步骤408：用户挂机，基站控制器BSC通过内部信令通知码型变换器释放TC资源，拆除PW隧道，通话结束。

如果系统是通过复用已建立的PW隧道实现通话时，步骤408可以不拆除PW隧道。

从上述实施例可以看出，本发明技术方案既能充分利用廉价的IP传输网络又能够充分利用现有的电路交换设备，大大节约了网络运营成本，同时为将来的全IP传输提供了平滑过渡技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种实现全球移动通信GSM系统码型变换的方法，应用于GSM系统码型变换器作为独立网元的场景，其特征在于，基站控制器通过分组交换网PSN向与其对应的码型变换器传输语音数据，码型变换器收到该语音数据后进行码型变换；一个基站控制器与一个或多个码型变换器相对应，和/或一个码型变换器与一个或多个基站控制器相对应；该方法具体分为以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤A中，当TDM语音帧长度与PW协议数据单元长度不相配时，所述靠近基站控制器的PE对TDM语音帧进行拆包或者组包操作；

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述PW隧道是已建立好的，或者是基站控制器通知码型变换器分配对应码型变换资源后建立的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤A中，基站控制器通过PSN网络向码型变换器发送内部信令，通知码型变换器分配与该基站控制器对应的码型变换资源。

5.一种实现全球移动通信GSM系统码型变换的系统，其特征在于，

该系统包括基站控制器，以及通过分组交换网PSN与其相连的外置码型变换器，其中

码型变换器，对收到的数据进行码型变换；

该系统进一步包括两个通过PSN网络相连的端对端提供者边缘设备PE，其中靠近基站控制器的PE与基站控制器相连，靠近码型变换器的PE与码型变换器相连；

其中，基站控制器通过PSN网络中伪线PW隧道向码型变换器传输语音数据的过程中，PE将时分复用TDM语音帧封装为伪线仿真PWE3协议数据单元或者将PWE3协议数据单元解包取出TDM语音帧。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，

当TDM语音帧长度与PW协议数据单元长度不相配时，所述靠近基站控制器的PE对TDM语音帧进行拆包或者组包操作后，将其封装成PWE3协议数据单元；

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述基站控制器通过PSN网络向码型变换器发送内部信令，通知码型变换器分配与该基站控制器对应的码型变换资源。