CN101682573B - 用于utran中的实时aal2信道检测的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于使用穿过网络的消息来检测网络中的信道的系统和方法。实施例包括检测在Node？B与无线网络控制器之间以及两个无线网络控制器之间通信的AAL2信道。在Node？B与无线网路控制器之间的通信的情况下，通过使与用户设备识别码相关的成对的随机接入信道(RACH)和前向接入信道(FACH)以及专用信道(DCH)匹配直至存在于Node？B与RNC之间的AAL2信道被确定为期望的置信水平来检测AAL2信道。在两个无线网络控制器之间进行通信的情况下，只需要检测DCH信道以完全检测AAL2信道。

Description

用于UTRAN中的实时AAL2信道检测的系统和方法
本申请要求2007年3月30日提交的题为SystemandMethodforReal-TimeAAL2ChannelDetectioninUTRAN的美国临时申请No.60/909,378的优先权，其应用通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明一般涉及用于监控无线通信系统中的消息的系统和方法，更具体而言涉及检测UMTS陆地无线接入网(UTRAN)中的ATM适配层类型2(ATMAdaptionLayertype2，AAL2)。
背景技术
通用移动电信系统(UMTS)是首先由欧洲电信标准协会(ETSI)且现在由第三代合作伙伴计划(3GPP)标准化的第三代(3G)移动电话技术。UMTS使用例如宽带码分多址(W-CDMA)作为其空中接口来承载电路交换(CS)和分组交换(PS)业务(traffic)两者。UMTS中所用的网络组件和协议的说明对于本领域的普通技术人员来说是众所周知的，并且可供来自3GPP、ETSI及其它源的公众使用。UMTS网路架构由三个相交互的域组成：核心网络(CN)、UTRAN以及用户设备(UserEquipment，UE)。
核心网络(CN)提供用于用户业务的交换和路由并提供网络管理功能。核心网络架构是基于具有通用分组无线服务(GPRS)的GSM网络。UTRAN提供与订户的UE的空中接口，所述UE诸如手持电话、无线膝上型计算机卡、或其它无线设备。UMTS用户设备通过空中接口与基站通信。UTRAN中的基站称为Node-B(节点-B)。UE可以附着于PS域、CS域或这两者。UE能够同时使用PS服务和CS服务。用于Node-B的控制设备称为无线网络控制器(RNC)。
除空中接口(Uu)之外，UMTS内的数据传输使用异步传输模式(ATM)。因此，使用ATM来在Iu接口上进行发送。ATM层将复用、解复用并路由ATM信元，并保证其从端到端的序列。ATM中的最小单元ATM信元包含两个地址参数，虚拟路径标识符(VirtualPathIdentifier，VPI)和虚拟信道标识符(VCI)。虚拟路径是用于在RNC与NodeB之间交换NodeB应用部分(NodeBApplicationPart，NBAP)和接入链路控制应用协议(ALCAP)消息的永久性虚拟连接。通过永久性虚拟连接，可以理解，将建立连接一次且该连接将运行直至其被操作和维护(operationandmaintenance，Q&M)过程修改或删除。为了经由ATM发送较高层级协议，使用适配层。ATM适配层(AAL)负责通过代表不同应用的ATM的较低层进行有效负荷的创建和接收。ATM适配层类型2(AAL2)处理电路交换连接，同时分组连接协议AAL5被设计为用于数据传递。AAL2已经发展至传送多个数据流且连接标识符(CID)识别每个流。每个AAL2虚拟连接唯一地与ATM虚拟路径标识符(VPI)、ATM虚拟信道标识符(VCI)、AAL2连接标识符(CID)和ATM端口相关联，所述ATM端口对应于消息到达的端口，并且在本文中也称为端口识别(PortId)。
包括大型电信公司在内的网络运营商期望能够管理其网络以便向包括最终用户在内的其客户提供适当水平的服务和质量。为了管理这些复杂的网络，首先理解网络拓扑是有用的。虽然可以识别并用手来表征核心的拓扑结构，例如，当正在创建系统时，由于系统从核心向外扩展，所以连接的数目增加，使得手动识别不可能实现，或者至少不可行的。此外，即时NodeB已知硬件拓扑结构，在最终用户之间传递的数据也穿过虚拟连接。为了更全面的管理网络并监控服务水平和服务质量，期望能够识别AAL2虚拟连接。由于这些连接是虚拟的，所以可以随着时间的推移而创建、修改或删除它们。手动地识别并跟踪这些连接是不可能或不可行的。
发明内容
通过本发明的实施例，一般可解决或规避这些及其它问题，并且一般可实现技术优点，在本发明的实施例中，一种方法和系统通过经由匹配与RACH和FACH信道相关的用户设备(UE)识别码(identity)来识别与特定呼叫相关的随机接入信道(RACH)和前向接入信道(FACH)从而识别UMTS陆地无线接入网(UTRAN)中的ATMAAL2信道。一对专用信道(DCH)通常与用于传送控制和数据消息的呼叫相关。通过使DCH信道与一个或多个接入链路控制应用协议(ALCAP)消息匹配来识别与DCH信道相关的端口。然后识别与RACH、FACH和DCH相关的AAL2信道。可以将与AAL2信道相关的信息存储在数据库中。所存储的信息还可以与RACH、FACH或DCH信道相关联。
UE识别码包括国际移动用户识别码(InternationalMobileSubscriberIdentity，IMSI)、与位置区识别码(LocationAreaIdentity，LAI)组合的临时移动用户识别码(TMSI)、或与路由区识别码(RoutingAreaIdentity，RAI)组合的分组临时移动用户识别码(PTMSI)。
使用DCH密钥(key)和ALCAP密钥使DCH与ALCAP消息匹配。ALCAP密钥包括连接标识符(CID)、ALCAP会话类型以及虚拟路径标识符(VPI)。可以基于在检测ALCAP消息之前所检测的NodeB应用部分(NBAP)消息来确定ALCAP会话类型。DCH密钥可以包括CID、指示DCH信道是否用于传送控制或数据消息的DCH会话类型以及VPI。基于在DCH上承载的信道的类型来选择DCH会话类型。
在另一实施例中，一种用于使与UMTS陆地无线接入网(UTRAN)中的呼叫相关的接入信道相关联的系统和方法包括检测一个或多个随机接入信道(RACH)消息并确定用于所述一个或多个RACH消息中的每一个的用户设备(UE)识别码。可以将存在于一个或多个RACH消息中的UE识别码存储在数据库中。检测前向接入信道(FACH)消息并可以为该FACH消息确定UE识别码。可以在数据库中搜索存在于RACH消息中的UE识别码以便与存在于FACH消息中的UE识别码匹配。可以将存在于RACH和FACH中的成对的匹配UE识别码存储在数据库中。可以检测一个或多个附加FACH消息，其中每个附加FACH消息具有UE识别码。可以在数据库中搜索与附加FACH消息的UE识别码匹配的UE识别码。还可以存储许多附加的成对匹配UE和UE识别码。
通过确定检测到多少附加对来确认UE识别码匹配。当检测到预定数目的附加对时，可以确认UE识别码匹配。可以由网络运营商来配置所述预定数目。可以基于网络运营商所需的置信水平来配置所述预定数目。可以在NodeB与无线网络控制器(RNC)之间的Iub接口上检测RACH和FACH消息。
UE识别码可以包括国际移动用户识别码(IMSI)、与位置区识别码(LAI)组合的临时移动用户识别码(TMSI)、或与路由区识别码(RAI)组合的分组临时移动用户识别码(PTMSI)。
另一实施例包括一种用于识别UMTS陆地无线接入网(UTRAN)中的专用信道所使用的端口的系统和方法。检测一个或多个接入链路控制应用协议(ALCAP)并识别用来发送或接收ALCAP消息的端口。为每个ALCAP消息创建ALCAP密钥。检测专用信道(DCH)消息，并为DCH消息创建DCH密钥。在ALCAP密钥中搜索与DCH密钥的匹配。使用来发送或接收具有与DCH密钥匹配的ALCAP密钥的ALCAP消息的端口与DCH消息相关联。
可以检测具有DCH密钥的一个或多个附加DCH消息。在ALCAP密钥中搜索与DCH密钥匹配的附加ALCAP密钥。跟踪附加成对的匹配ALCAP和DCH密钥的数目。基于检测到多少附加成对的匹配ALCAP和DCH密钥来确认分配给DCH的端口。
ALCAP密钥包括连接标识符、会话类型以及虚拟路径标识符。所述会话类型可以是数据或控制。可以基于在ALCAP消息之前检测的NodeB应用部分消息来确定会话类型。DCH密钥包括连接标识符、会话类型以及虚拟路径标识符。可以基于诸如专用控制信道或专用业务信道等在DCH上承载的信道的类型来选择会话类型。可以在NodeB和无线网路控制器之间的Iub接口上或在两个无线网络控制器之间的Iur接口上检测DCH消息。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在对结合附图进行的以下说明进行参考，在附图中：
图1图解说明根据本发明的实施例的耦合到UTRAN网络的监控设备；
图2是用于Iub接口的协议栈；
图3是用于Iur接口的协议栈；
图4图解说明根据本发明的实施例的方面的匹配RACH和FACH对；
图5图解说明确定NodeB与RNC之间的DCH；以及
图6图解说明确定两个RNC之间的DCH。
具体实施方式
图1图解说明包括NodeB101和无线网络控制器(RNC)102的UMTS网络的UTRAN部分。NodeB101经由Iub接口103与RNC102通信。RNC102经由Iur接口104相互通信。NodeB101经由空中接口Uu106与用户设备(UE)105通信。每当UE105进行或接收呼叫时，通过Iub接口103在NodeB101与RNC102之间和通过Iur接口104在RNC102之间交换信令消息。监控器或探针107非侵入式地耦合到RNC102以捕捉通过Iub103和Iur104接口向和从RNC102传播的基本上所有协议消息。监控器107耦合到中央服务器108，这允许操作员访问由监控器107收集的网络信息。
图2图解说明在UTRAN网络的Iub接口上使用的协议栈。图3图解说明在UTRAN网络的Iur接口上使用的协议栈。UTRAN实现Iub和Iur接口的ATM基础设施。UTRAN在ATM层顶部上使用AAL2和AAL5适配两者。可以通过AAL5信道来承载NodeB应用部分(NBAP)、接入链路控制应用部分(ALCAP)和无线网络子系统应用部分(RNSAP)协议消息。由于在单个ATM连接上复用来自不同用户的语音分组的能力，AAL2还被广泛地用于无线应用。
UTRAN可以包括相互链接的许多RNC。例如，每个RNC可以连接到两百个NodeB。AAL2连接可以存在于RNC和NodeB之间的所有接口上。因此，识别在URTAN中使用的所有AAL2信道是非常复杂的任务。本发明的实施例动态地检测被用来在UTRAN中发送数据的AAL2信道。
在可以检测AAL2信道之前，识别NodeB及其相应的Iub接口。例如，这可以使用在于2007年3月30日提交的题为SystemandMethodforReal-TimeIubandIurLinkDetectionandAAL5ChannelDetectioninUTRAN的提交美国临时专利申请No.60/909,267和于2007年5月25日提交的题为SystemandMethodforReal-TimeIubandIurLinkDetectionandAAL5ChannelDetectioninUTRAN的待决美国专利申请No.11/754,090中描述的系统和方法来实现，这两个专利申请的公开通过引用全部结合到本文中。
被检测以全面地检测AAL2信道的不同信道是随机接入信道(RACH)、前向接入信道(FACH)以及专用信道(DCH)。识别并映射属于特定呼叫的RACH和FACH。可以使用初始UE识别码来识别RACH和FACH消息。例如，UE识别码可以对应于：国际移动用户识别码(IMSI)，其由8个字节组成；临时移动用户识别码(TMSI)加位置区识别码(LAI)，其总共由14个字节组成；或分组TMSI(PTMSI)加路由区识别码(RAI)，其总共由17个字节组成。LAI还可以是移动国家码(MCC)、移动网络码(MNC)以及本地区码(LocalAreaCode，LAC)的组合。RAI是LAI与路由区码(RoutingAreaCode，RAC)的组合。
现在参照图4，其图解说明NodeB410与RNC420之间的通信。例如，当在网络中检测到RACH消息430(诸如Iub接口103上的rrcConnectionRequest消息(图1))时，例如由探针数据库实例440来记录并跟踪UE识别码。例如，当看到FACH消息450(诸如Iub103上的rrcConnectionSetup消息(图1))时，提取其UE识别码并搜索相应的RACH消息。当发现匹配时，对确认该匹配的框架(framework)进行启动(initiate)。该确认框架针对FACH/UE识别码和匹配的RACH/UE识别码对的相同模式(pattern)多次采用检查。FACH和RACH对的匹配不完全准确。因此，通过检查模式许多次来确认匹配。在一个实施例中，将默认值设置为确认匹配五次。可以将次数设置为实现大于90％、且在许多情况下接近100％的置信度，例如在没有检查模式过多次数的情况下将可实现99.9％。次数越多，置信水平越高，并且所需的时间和处理量越大。在某些实施例中，重复匹配的次数是固定的。在其它实施例中，重复匹配的次数是可配置的。在某些实施例中，可以由网络运营商基于期望的置信水平来修改配置。
专用信道(DCH)可以承载DCCH(专用控制信道，也称为控制信道)或DTCH(专用业务信道，也称为数据信道)。DCH用来为来自物理层之上的层的特定UE传送用户数据和控制信息。DCH检测中的一个挑战是在其上面发送DCH的“发送”和“接收”端口对是未知的。不知道“发送”和“接收”端口对使得难以确认信道。在本发明的实施例中，为了准确地检测DCH，使用ALCAP消息。
图5示出NodeB510与RNC520之间的呼叫流程方案的一部分。该呼叫流程描绘如何使用ALCAP消息来检测NodeB与RNC之间的Iub(诸如Iub103)上的DCH(图1)。当DCH尚不可用时，在RACH上发送第一消息530。ALCAP协议建立用于DCH的AAL2交换虚拟电路(SVC)。在下一步骤中，使用无线链路建立(radiolinksetup)来确立用于与NodeB中的NodeB通信环境(context)有关的DCH的空中接口资源。在UE接收到RRC连接建立(RRCConnectionSetup)之后，其知道已提供哪个物理资源供其在无线接口上使用。ALCAP是用来建立并拆除传输承载体(transportbearer)的传输信令协议。每当看到ALCAP消息时，使用CID、会话类型(数据或控制)和VPI的组合密钥来识别并跟踪那些消息到达的端口。基于在ALCAP消息之前接收到的先前的NBAP消息来赋予会话类型值。当检测到DCH消息时，构造包含CID、会话类型和VPI的组合的密钥并搜索相应的ALCAP消息。所述会话类型是基于DCH承载的信道的类型，其为DCCH或DTCH信道。如果发现匹配，则指示DCH消息到达与匹配ALCAP消息相同的端口。在看到DHC与ALCAP之间的相同匹配许多次之后，确认DCH并用新信息来更新服务器。
还可以将AAL2信道用于涉及两个无线网络控制器(RNC)之间的通信的Iur接口上的传输控制和数据消息。图6示出第一RNC610与第二RNC620之间的呼叫流程方案的一部分。该呼叫流程描绘如何使用ALCAP消息来检测诸如Iur104(图1)等连接两个RNC的Iur上的DCH。ALCAP协议建立用于DCH的AAL2SVC。每当看到ALCAP消息时，使用CID、会话类型(数据或控制)和VPI的组合密钥来识别并跟踪那些消息到达的端口。当检测到DCH消息时，构造包含CID、会话类型和VPI的组合的密钥并搜索相应的ALCAP消息。所述会话类型是基于DCH承载的信道的类型，其为DCCH或DTCH信道。如果发现匹配，则指示DCH消息到达与匹配ALCAP消息相同的端口。在看到DHC与ALCAP之间的相同匹配许多次之后，确认DCH并用新信息来更新服务器。
一旦已识别RACH、FACH和DCH达到期望的置信水平，则在该期望的置信水平下检测用于该特定RNC的AAL2信道。
关于以这种方式检测的AAL2信道的信息可以被包括在整个网络拓扑结构中。例如，可以使用图形用户界面在工作站上将包括AAL2信道的拓扑结构显示给用户。网络拓扑结构越完整，网络运营商越能更有效地测量和管理网络的各方面以及整个网络，以提供其客户和最终用户令人满意地进行无线电话呼叫或利用无线网络的其它方面所需的服务水平和质量。
虽然已详细描述了本发明的实施例，但应理解的是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改、替换以及变更。此外，本申请的范围并不意图局限于本说明书中所描述的特定实施例。如本领域的普通技术人员通过本公开将轻易地认识到与本文所述的实施例执行基本相同的功能或实现基本相同的结果的替换实施例。

Claims (9)

1.一种用于使与UMTS陆地无线接入网(UTRAN)中的呼叫相关的接入信道相关联的方法，包括：
检测一个或多个随机接入信道(RACH)消息；
确定用于所述一个或多个RACH消息中的每一个的用户设备(UE)识别码；
将用于所述一个或多个RACH消息的UE识别码存储在数据库中；
检测前向接入信道(FACH)消息；
确定用于FACH消息的UE识别码；
在数据库中搜索存在于RACH消息中的UE识别码以匹配存在于FACH消息中的UE识别码；
将与所匹配的UE识别码相关的信息存储在数据库中；
检测一个或多个附加FACH消息，每个附加FACH消息具有UE识别码；
在数据库中搜索与附加FACH消息的UE识别码匹配的UE识别码；以及
存储存在于FACH和RACH消息中的许多附加成对的匹配UE。
2.权利要求1的方法，还包括：
通过确定检测到多少附加对来确认UE识别码匹配的有效性。
3.权利要求2的方法，还包括：
当检测到预定数目的附加对时，确认该UE识别码匹配的有效性。
4.权利要求3的方法，还包括：
由网络运营商来配置所述预定数目。
5.权利要求3的方法，还包括：
基于网络运营商所需的置信水平来配置所述预定数目。
6.权利要求1的方法，还包括：
检测NodeB与无线网络控制器(RNC)之间的Iub接口上的RACH和FACH消息。
7.权利要求1的方法，其中，所述UE识别码包括国际移动用户识别码(IMSI)。
8.权利要求1的方法，其中，所述UE识别码包括与位置区识别码(LAI)组合的临时移动用户识别码(TMSI)。
9.权利要求1的方法，其中，所述UE识别码包括与路由区识别码(RAI)组合的分组临时移动用户识别码(PTMSI)。
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