CN101622800A - 通过3gpp通用无线电接入网的移动卫星服务 - Google Patents

通过3gpp通用无线电接入网的移动卫星服务 Download PDF

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Abstract

适用于支持作为陆地移动网络中的通用接入的卫星组件的系统和方法。本发明利用第三代合作伙伴计划(3GPP)基线标准，3GPP通用接入网(GAN)用于基于通用接入协议架构框架，支持具有陆地标准的物理、无线电链路控制(RLC)和介质访问控制(MAC)层上的移动卫星服务(MSS)卫星组件。

Description

通过3GPP通用无线电接入网的移动卫星服务
发明背景
本发明涉及卫星通信。更具体但非限制地，本发明涉及用于实现通过第三代合作伙伴计划(3GPP)通用无线电接入网的移动卫星服务的系统和方法。如在此所使用的，这里所使用的缩写应当具有如下含义：
AAA    验证，鉴权和计费
AP     接入点
ATC    辅助陆地组件
BER    比特误码率
BSC    基站控制器
BTS    基站收发站
CC     呼叫控制
CS     电路交换
EGPRS  增强型通用分组无线电业务
FCC    联邦通信委员会
GAN    通用接入网
GANC   通用接入网控制器
GMR    地理移动无线电
GMR 3G 带有3G的地理移动无线电(用于支持分组接入支持的GMR1或GMR2协议的演进)
Gb     BSC和SGSN之间的接口
GPRS   通用分组无线电业务
GSM    移动通信全球系统
HBS    本地基站
HBSC   本地基站控制器
HLR    归属位置寄存器
HSPA   高速分组接入
IGW     IP网关
IP      因特网协议
IETF    因特网工程任务组
LTE     长期演进
MAC     媒体访问控制
MIPv6   移动IP版本6
MM      移动性管理
MME     移动性管理实体
MMS     多媒体消息接发服务
MS      移动站
MSS     移动卫星服务
PCU     分组信道单元
RLC     无线电链路控制
RFC     请求评议
RTP     实时协议
SAE     系统结构演进
SGSN    服务GPRS支持节点
SGW     安全网关
SMS     短消息接发服务
UT      用户终端
UMA     无执照的移动接入
WCDMA   宽带码分多址
XCP     显式控制协议
美国联邦通信委员会(FCC)许可MSS频谱用于全国范围陆地上的陆地网络(在ATC下)，还假定提供卫星服务。MSS运营商因此能够利用混合卫星/陆地UT提供陆地移动电信服务。
为了成功，MSS/ATC运营商必须能够平衡(leverage)现有UT以及还有现有移动通信网络基础设施的规模的经济节约。当有可能实现使用ETSI GMR1或者GMR2标准的系统，作为主流3GPP GSM/EGPRS标准的衍生，当陆地标准继续演进到下一代时维持在集成UT或者移动通信基础设施中的卫星组件在成本上是令人望而却步的。
3GPP GAN能使终端用户使用可替换的空中接口技术，例如蓝牙和WiFi，来接入通常利用WCDMA/GSM/EGPRS网络接入的移动服务。说明3GPP GAN相关结构的一个系统是图1所示的爱立信Mobile@Home系统。3GPP GAN系统通过IP骨干和短距离无执照的无线电接入技术实现GSM和GPRS服务，例如蓝牙或WiFi。终端用户因此将能够利用“公共”蜂窝网或者UMA蓝牙/WiFi微微小区来接入相同的语音、GPRS、MMS和/或SMS服务。
图1说明了常规3GPP GAN系统100。3GPP GAN标准中的协议栈支持终端用户应用和透明跨过基础无线电接入101的服务，基础无线电接入101是MS102和AP103之间无执照的较低层，在此示为HBS。
图2说明了用于CS域的3GPP GAN协议栈200。3GPP GAN支持的无执照的较低层201是蓝牙和WiFi。图3进一步说明了用于蓝牙301和基于802.11的无线网络302的3GPP GAN无执照的较低层。
常规MSS系统基于多个空中接口标准，包括：GMR1、GMR2、全球星空中接口、铱空中接口和海事卫星I4空中接口。这些标准中的每一个都是唯一的，因此它们不能共同操作。结果是，MSS被打断，难以平衡用于UT和网络基础设施的MSS市场中的规模的经济节约。结果是，已经看到MSS有限的市场成功。
因此，具有克服了现有技术缺点的用于更简单的参考网络结构以支持卫星组件作为陆地移动网络和UT的通用接入的系统和方法将是有利的。本发明提供了这种系统和方法。
发明内容
本发明包括用于更简单的参考网络结构以支持卫星组件作为陆地移动网络的通用接入的系统和方法。本发明利用3GPP基线标准，3GPP GAN，以支持物理，RLC和MAC层上的MSS卫星组件，其具有基于通用接入协议结构架构的陆地标准。本发明无缝地合并卫星组件较低层到GAN协议架构中，平衡UT或MS和GAN无线电接入网络之间IP传输协议的灵活性以在GAN协议架构框架中的卫星协议较低层中滑动。为了支持这种经过IP域的移动性管理系统，本发明利用IETF RFC 4423协议用于主机标识协议和多宿的支持。这些附加对GAN基础设施是透明的，特别是UMA GANC。
附图说明
在以下部分中，本发明将结合附图所述的典型实施方式予以描述，其中：
图1说明了常规3GPP GAN系统；
图2说明了用于CS域的常规3GPP GAN协议栈；
图3说明了3GPP GAN-无执照的较低层；
图4说明了具有卫星接入的3GPP GAN CS域协议层；
图5A和5B说明了3GPP GAN协议架构，其可操作的支持具有GAN/MSS交互工作单元的卫星使能手机。
具体实施方式
在本发明中，3GPP GAN协议栈被用于通过卫星而不是蓝牙或者WiFi提供接入。这使得MSS部件能够合并到现有陆地UT或者MS和支持3GPP GAN参考结构的网络中。这可以在附图4中看到。正如在这里可看到的，示出了本发明具有卫星接入400的3GPP GAN CS域协议层。这提供了说明卫星协议层401如何能被引入到3GPP GAN协议架构中的协议实例的例子。图4可以被概括为包括其它GAN协议架构，例如Up接口CS语音承载协议，Up接口GPRS信令和用户面协议。此外，在3GPPGAN中存在的用于漫游，GAN小区标识等的其他机制也可以被平衡用于卫星接入。
现在参考卫星协议较低层，本发明提供了3GPP GAN框架中的卫星协议架构将由物理，RLC，MAC和IP传输层组成。这些将包括UT或MS和卫星RBS之间的对等协议层。该卫星物理，RLC和MAC层包括对于物理，RLC和MAC层的陆地EGPRS标准的自适应。该物理，RLC和MAC层的自适应基于用于卫星上Abis的爱立信卫星蜂窝回程解决方案。
对物理，RLC和MAC层适配EGPRS卫星变型能够再利用UT或者MSEGPRS基带和射频电子，具有最小的修改。可替换地，卫星物理，RLC，MAC层可以基于专有VSTA IP调制解调器技术。
在本发明的一个实施方式中，能够在GAN用户面上利用低数据速率编解码器针对语言呼叫来优化卫星链路，而不具有IP开销。编解码器有效载荷封装到具有RTP报头的IP分组可以在卫星BTS中执行，其作为到BSC或者本地BSC或GAN的透明连接。
卫星IP传输层是本发明的卫星RBS协议栈的重要方面。卫星IP传输层包括性能增强代理用于防止卫星等待时间，以及还提供适当映射用户位置，标识到IP地址和用于UT或MS移动性的较低层载波频率的机制。
移动性涉及当移动设备改变接入点时提供支持切换到例如UT和MS的移动设备的网络能力。设备移动性可以是在协议栈的3层寻址，这意味IP转发机制(其基于具有隐含位置信息的IP地址)或者需要改变或者修改寻址机制。这种方式下，移动性从较高层协议中隐藏，并且主机IP地址保持不变。
本发明适于使用IETF RFC 4423，主机标识协议，如MME以隐含映射终端用户位置例如到点波束id和/或GPS位置和/或可操作地确定终端用户位置的标识。可替换地，MIPv6可以用于移动性管理以实现相似的结果。
IP栈还可选地支持多个宿主(利用TCP或者SCTP协议)用于用户能够实现移动性管理以确保UT或者MS的设备移动性。
与本发明一致，可采用很多方法来确定UT或MS的物理位置。这些方法利用配置在GAN中的信息和典型地通过GPS位置在位置更新期间从UT接收的信息。通常公知的是GANC可操作地允许外部数据库映射这个数据到终端用户的确切地理位置，其与点波束id和/或GPS位置相关。UT或者MS还可适用于报告地理位置给GANC。
存在一些已知的技术用于改进在有长传播延迟的情况下的传输效率。本发明可以适用于使用这样已知的技术，例如这些通过公知的TCP/IP加速器产品，例如性能增强代理和/或利用XCP可得到。以这种方式，本发明平衡3GPP GAN网络的原理，基于开放标准接口，例如Up协议栈，IP传输层和有关主机标识协议的IETF RFC 4423，并利用常规性能增强技术用于防止长的传播延迟。以这种方式，BSC，本地BSC或者GANC被使用，具有最小的修改或者无更改。
如附图5A和5B中所见的，UT或者MS500的MS平台501能够被平衡以在3GPP GAN协议域中合并卫星接入。如附图5B中所见，3GPP GAN协议架构使得支持具有GAN/MSS网际互连单元502的卫星使能的UT或者MS是可行的。本发明包括MSS/ATC解决方案，作为WCDMA/HSPA/GSM/EGPRS移动网络中的并对这些网络影响最小的辅助卫星部件。由于在协议栈粒度最低水平上使用IP协议栈，所述影响是最小的。
本领域技术人员将认识到，本申请描述的创新概念可以在广泛的应用范围上修改和变化。因此，专利性的主题范围不应当限于上述任何具体的典型教导，而是其由下面的权利要求来限定。

Claims (28)

1、一种将用户终端(UT)或者移动站(MS)对接移动电信系统的方法，包括步骤：
利用基线标准用于支持物理、无线电链路控制(RLC)和媒体访问控制(MAC)层上的移动卫星服务(MSS)卫星组件，具有常规陆地标准用于支持语音和分组数据服务及应用。
2、如权利要求1的方法，其中基线标准是第三代合作伙伴计划(3GPP)通用接入网络(GAN)。
3、如权利要求2的方法，其中GAN协议架构是从由Up接口CS语音承载协议、Up接口GPRS信令和用户面协议组成的组中选择的一个。
4、如权利要求2的方法，进一步包括利用3GPP GAN用于漫游，和利用卫星接入的GAN小区标识。
5、如权利要求2的方法，其中常规陆地标准是基于通用接入协议架构框架。
6、如权利要求1的方法，进一步包括步骤：
将卫星组件较低层合并到通用接入网络(GAN)协议架构中；和
平衡在UT或MS和GAN无线电接入网(RAN)之间的IP传输协议的灵活性，以在GAN协议架构框架的卫星协议较低层中滑动。
7、如权利要求6的方法，进一步包括利用IETF RFC 4423协议用于主机标识协议和多宿支持的步骤。
8、如权利要求7的方法，其中利用IETF RFC 4423协议用于主机标识协议和多宿支持对GAN基础结构是透明的。
9、如权利要求8的方法，进一步包括利用IETF RFC 4423主机标识协议作为移动性管理实体(MME)，用于隐含地将终端用户位置映射到由点波束id，全球定位卫星(GPS)位置和可操作用于确定终端用户位置的标识组成的组中的一个的步骤。
10、如权利要求1的方法，其中常规陆地标准是从由宽带码分多址(WCDMA)，高速分组接入(HSPA)，全球移动通信系统(GSM)和通用分组无线电服务(GPRS)组成的组中选择的一个。
11、如权利要求1的方法，其中基线标准是第三代合作伙伴计划(3GPP)通用接入网络(GAN)；并且
在GAN用户面上利用低数据速率编解码器针对语言呼叫来优化卫星链路，而不具有因特网协议(IP)开销。
12、如权利要求11的方法，进一步包括在卫星基站收发器(BTS)中执行将编解码器有效载荷封装到具有实时协议(RTP)报头的因特网协议(IP)分组中，作为到基站控制器(BSC)的透明连接的步骤。
13、一种移动电信系统，包括：
用户终端(UT)或者移动站(MS)中的装置，用于利用基线标准支持具有常规陆地标准的物理、无线电链路控制(RLC)和媒体访问控制(MAC)层上的移动卫星服务(MSS)卫星组件。
14、如权利要求13的系统，其中基线标准是第三代合作伙伴计划(3GPP)通用接入网络(GAN)。
15、如权利要求14的系统，其中GAN协议架构是从由Up接口CS语音承载协议、Up接口GPRS信令和用户面协议构成的组中选择的一个。
16、如权利要求14的系统，进一步包括利用3GPP GAN用于漫游，和利用卫星接入的GAN小区标识的装置。
17、如权利要求14的系统，其中常规陆地标准是基于通用接入协议架构框架。
18、如权利要求13的系统，进一步包括：
用于将卫星组件较低层合并到通用接入网络(GAN)协议架构中的装置；和
用于平衡在UT或MS和GAN无线电接入网(RAN)之间的因特网协议(IP)传输协议的灵活性，以在GAN协议架构框架的卫星协议较低层中滑动的装置。
19、如权利要求18的系统，进一步包括利用IETF RFC 4423协议用于主机标识协议和多宿支持的装置。
20、如权利要求18的系统，其中利用IETF RFC 4423协议用于主机标识协议和多宿支持对GAN基础结构是透明的。
21、如权利要求20的系统，进一步包括利用IETF RFC 4423主机标识协议作为移动性管理实体(MME)，用于隐含地将终端用户位置映射到由点波束id，全球定位卫星(GPS)位置和可操作用于确定终端用户位置的标识组成的组中的一个的装置。
22、如权利要求13的系统，其中常规陆地标准是从由宽带码分多址(WCDMA)，高速分组接入(HSPA)，全球移动通信系统(GSM)和通用分组无线电服务(GPRS)组成的组中选择的一个。
23、如权利要求13的系统，其中基线标准是第三代合作伙伴计划(3GPP)通用接入网络(GAN)；并且
在GAN用户面上利用低数据速率编解码器针对语言呼叫来优化卫星链路，而不具有IP开销。
24、如权利要求23的系统，进一步包括在卫星基站收发器(BTS)中执行将编解码器有效载荷封装到具有实时协议(RTP)报头的因特网协议(IP)分组中，作为到基站控制器(BSC)的透明连接的装置。
25、一种在移动通信系统中使用的用户终端(UT)，包括利用基线标准支持具有常规陆地标准的物理、无线电链路控制(RLC)和媒体访问控制(MAC)层上的移动卫星服务(MSS)卫星组件的装置。
26、如权利要求25的UT，其中基线标准是第三代合作伙伴计划(3GPP)通用接入网络(GAN)。
27、如权利要求25的UT，其中常规陆地标准是基于通用接入协议架构框架。
28、如权利要求27的UT，其中常规陆地标准是从由宽带码分多址(WCDMA)，高速分组接入(HSPA)，全球移动通信系统(GSM)和通用分组无线电服务(GPRS)构成的组中选择的一个。
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