CN101754412A - Gsm系统中实现基站群本地交换的方法、设备及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GSM系统中实现基站群本地交换的方法和设备及系统，所述基站设备包括：用于实现基站功能的基站功能单元，所述基站还包括：本地交换总控单元，用于接收基站控制器的指示，产生执行本地交换的指令；和本地交换单元，用于根据所述本地交换总控单元的指令，依据主被叫地址信息将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。本发明通过在网络系统中增加一个实现本地交换的本地交换基站(以下简称HubBTS)，从而节省了BTS和BSC之间的传输带宽，特别适用于Abis口(BSC和BTS的接口)采用IP传输的网络。
Description
技术领域
本发明涉及GSM移动网络技术领域，尤其涉及一种在GSM系统中实现基站群本地交换的方法、设备及系统。
背景技术
根据3GPP规范，GSM系统由核心网(Core Network，CN)，无线接入网(GSM/EDGE Radio Access Network，GERAN)和移动台(Mobile Station，MS)几大部分组成，其中GERAN又包括基站控制器(Base StationController，BSC)和基站(Basestation，BTS)两部分。CN从逻辑上又分为分组交换域(PS)和电路交换域(CS)两个部分，前者支持分组数据业务，后者支持语音业务。
现在的CS业务流程可以参考附图2。
步骤201：主叫MS1先通过BTS跟BSC建立无线连接；
步骤202：主叫MS1向BSC发送业务建立请求；
步骤203：BSC将业务请求发送给CN；
步骤204：CN通过承载指配指示BSC分配资源；
步骤205：BSC建立BTS、BSC和CN之间的用户面承载；
步骤206：BSC建立主叫的用户面承载，发送指配响应；
步骤207：CN寻呼被叫MS2；
步骤208：被叫MS发送寻呼响应给CN；
步骤209：CN收到后指示BSC建立被叫的用户面承载；
步骤210：BSC建立被叫用户面承载；
步骤211：BSC发送指配响应给CN。
到此主被叫的用户面承载建立成功，主被叫双方的用户面数据通过CN进行交换。
从上述过程可以看出，业务数据需要通过BTS、BSC和CN三个设备。实际上根据统计，一般说来，基站控制器(BSC)平均有30％的呼叫属于BSC本地呼叫，其中又有相当一部分是在某个或者某几个基站下的呼叫。这种情况下业务数据通过BSC和CN是不必要的，不仅造成传输时延，对于传输带宽来讲也是一种浪费，在使用微波或卫星传输的情况下尤其是这样。
可见，现有技术中存在一定的问题，需要进一步地改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GSM系统中实现基站群本地交换的方法、设备及系统，其根据目前的网络现状，实现了在基站群内进行用户面数据交换，减少传输时延，节省BTS和BSC之间的传输带宽。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种GSM系统中实现基站群本地交换的本地交换基站，所述基站包括：用于实现基站功能的基站功能单元，所述基站还包括：本地交换总控单元，用于接收基站控制器的指示，产生执行本地交换的指令；和本地交换单元，用于根据所述本地交换总控单元的指令，依据主被叫地址信息将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。
所述的本地交换基站，其中，所述本地交换总控单元包括：用于接收基站控制器指示的接收单元，用于判断指示性质的判断单元，以及转发单元；所述判断单元根据接收单元获得的基站控制器的指示，作出是否是本地交换指令的判断，并将判断结果发送给所述转发单元；所述转发单元根据判断结果分别向本地交换单元和基站功能单元发出指令信息。
本发明还提供了一种GSM系统中实现基站群本地交换的网络系统，所述系统包括：至少两个基站、基站控制器、核心网；所述系统还包括：本地交换基站；所述多个基站通过所述本地交换基站与所述基站控制器相连，连接到同一个本地交换基站下的基站组成一个基站群；该本地交换基站包括：本地交换总控单元，用于接收基站控制器的指示，产生执行本地交换的指令；和本地交换单元，用于根据所述本地交换总控单元的指令，依据主被叫地址信息将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。
所述的网络系统，其中，所述基站控制器包括：用于判断主被叫号码是否位于同一个基站群内的第一判断单元，在判定主被叫号码在同一个基站群内时，向所述本地交换总控单元发送所述指示。
所述的网络系统，其中，所述基站控制器还包括：用于判断主被叫的语音编码是否一致的第二判断单元，在判定主被叫的语音编码一致时向所述本地交换总控单元发送所述指示，在判定主被叫的语音编码不一致时调整主被叫的语音编码。
本发明还提供了一种在上述网络系统中实现本地交换的方法，该方法包括以下步骤：
A、建立主叫的用户面承载，并由核心网寻呼被叫获得响应；
B、基站控制器判断主被叫号码是否位于同一个基站群内；若是，则执行步骤C；
C、基站控制器建立被叫的用户面承载，并向核心网发送指配响应；
D、基站控制器向本地交换基站发送指示；
E、本地交换基站判断该指示是否是本地交换指令，若是，则本地交换基站根据所述本地交换指令中的主被叫地址信息，将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。
所述的方法，其中，所述步骤B和步骤C之间包括以下步骤：
B1、核心网下发被叫的含有语音编码信息的承载指配；
B2、基站控制器判断主被叫的语音编码是否一致，若是，则执行步骤C。
所述的方法，其中，若所述步骤B2的判断结果为否，则在收到被叫振铃消息后，由基站控制器将主叫支持的编码方式指配为被叫支持的编码方式，并执行步骤C。
所述的方法，其中，所述步骤D之后，当基站群发生群外切换操作时，在本地交换基站上取消执行所述本地交换的操作包括以下步骤：
D1、基站控制器判断需要退出本地交换模式时，基站控制器向本地交换基站发送退出执行本地交换的信息；
D2、本地交换基站重新配置主被叫的交换地址，使数据通过基站控制器传输。
所述的方法，其中，所述步骤D之后，当基站群发生群内切换操作时，基站控制器根据切换前后主被叫的地址信息重新指示本地交换基站将主被叫的业务数据交换到切换后的新地址。
有益效果：本发明通过在网络系统中增加一个实现本地交换的本地交换基站(以下简称HubBTS)，从而减少了传输时延、节省了BTS和BSC之间的传输带宽，特别适用于Abis口(BSC和BTS的接口)采用IP传输的网络。本发明的方法中通过在基站控制器上判断主叫和被叫是否位于同一个基站群内，如果是则指示HubBTS对双方的用户面数据完成本地交换，避免了现有技术方案中在同一个基站或者同一HubBTS下的用户面数据要传送到BSC和CN所引起的时延和带宽占用。
附图说明
图1是现有技术方案CS业务流程图；
图2是本发明的网络结构示意图；
图3是本发明的CS业务流程图；
图4是本发明在跨BSC切换时的CS业务流程图；
图5是本发明的本地交换基站HubBTS设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
如图2所示，给出的是整个本发明网络结构的示意图。从图中可以看出，本发明所述的网络结构包括：核心网(CN)101、基站控制器(BSC)102、本地交换基站(HubBTS)103和基站(BTS)(图2中的104、105、106)。BTS 104、105、106分别通过HubBTS连接到BSC，BSC与CN相连，BTS104、105、106接到同一个HubBTS下的组成一个基站群。
如图5所示，是本组网的中的关键设备HubBTS的内部设备结构图，其包括：本地交换总控单元501、本地交换单元502和基站功能单元503。
本地交换总控单元501，在本发明中用于接收基站控制器的指示，产生执行本地交换的指令，其主要包括以下过程，首先本地交换总控单元501接收来自基站控制器的指示，然后分析该指示的性质，如果该指示是本地交换指示，则提取交换指示中的交换地址信息，产生执行本地交换的指令，转发给本地交换单元502；如果该指示是正常的业务信令，则转发给基站功能单元503。在这里本地交换总控单元501负责与BSC接口，接受BSC的指示并控制整个本地交换过程。可见，该本地交换总控单元501包括以下几个部分：用于接收基站控制器指示的接收单元511，用于判断指示性质的判断单元521，以及转发单元531，所述判断单元521根据接收单元511获得的基站控制器指示，作出是否是本地交换指令的判断，并将判断结果发送给所述转发单元531；转发单元531根据判断结果分别向本地交换单元502和基站功能单元503发出指令信息。
本地交换单元502，用于根据所述本地交换总控单元501的指令，依据主被叫地址信息将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。接收到本地交换命令后，确定主被叫双方所在的基带地址或DSP(digital signalprocessor，数字信号处理器)地址，并把本地交换命令下发到主被叫双方所在的基带或DSP。在这里本地交换单元502负责根据地址信息执行本地交换动作，可以使用专用的交换芯片实现，其主要实现与各个基站的接口。
基站功能单元503，用于负责完成基站BTS原有的基本功能。
从上可见，本发明在图2的网络结构下，通过增加图5的HubBTS设备，实现主被叫在同一个基站群内的情况下，通过HubBTS对双方的用户面数据完成本地交换，避免了现有技术方案中在同一个基站或者基站群下的用户面数据要传送到BSC和CN所引起的时延和带宽占用。
另外，为了配合增加的HubBTS设备，如图5所示，基站控制器BSC需要增加：用于判断主被叫号码是否位于同一个基站群内的第一判断单元112，在判定主被叫号码在同一个基站群内时，向所述本地交换总控单元发送所述指示，即用于完成主叫和被叫本地交换功能的本地交换指示。
在基站控制器BSC中增加用于判断主被叫的语音编码是否一致的第二判断单元122，在判定主被叫的语音编码一致时向所述本地交换总控单元发送所述指示，在判定主被叫的语音编码不一致时调整主被叫的语音编码。
下面以CS业务为例参考附图3对本发明进行具体说明。其中，主叫简称MS1；被叫简称MS2。
步骤301到308与附图1的步骤201到208相同。
步骤301：MS1先通过BTS跟BSC建立无线连接；
步骤302：MS1向BSC发送业务建立请求；
步骤303：BSC将业务请求发送给CN；
步骤304：CN通过承载指配指示BSC分配资源；
步骤305：BSC建立BTS、BSC和CN之间的用户面承载；
步骤306：BSC建立主叫的用户面承载，发送指配响应；
步骤307：CN寻呼被叫MS2；
步骤308：被叫MS2通过BSC向CN发送寻呼响应；
步骤309：BSC根据主被叫号码，判断主被叫是否在同一个基站群下，如果不在，则后续流程跟现有网络流程相同，本流程结束。如果在，则执行步骤310。
步骤310：CN下发被叫的承载指配，包含了语音编码信息；
步骤311：BSC判断主被叫的语音编码是否相同，如果不一致，则执行步骤312，否则，执行步骤313；
步骤312：BSC调整主被叫的语音编码一致，比如在收到被叫振铃消息后，由基站控制器将主叫支持的编码方式指配为被叫支持的编码方式；
步骤313：BSC建立被叫的用户面承载，向CN发送指配响应；
步骤314：BSC配置主被叫的本地交换信息，其包括：基站地址、小区号和占用的无线信道；
步骤315：BSC将本地交换信息发送给HubBTS；
步骤316：HubBTS判断来自BSC的指示是否是本地交换指令，若是，则HubBTS根据本地交换指令中本地交换信息的主被叫地址信息，将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换；若否，则HubBTS按照基站正常的流程进行信号处理和转发。比如HubBTS接收到本地交换命令后，确定主被叫双方所在的基带地址或DSP地址，并把本地交换命令下发到主被叫双方所在的基带或DSP。
此后主叫的CS业务数据直接经过HubBTS交换后到达主被叫双方，不再经过BSC和CN。
上述流程的关键技术在于如何判断主被叫在同一HubBTS下。本实施方案利用现有协议的规定，一般CN和主被叫之间的请求等消息需要通过BSC转发，所以BSC在接受到步骤302和步骤307的消息时即可提取被叫号码和主被叫号码，以及从步骤302和步骤308的消息中提取主被叫所在的基站信息，然后在步骤309中通过基站信息判断主被叫双方是否位于同一个HubBTS。如果发生了跨BSC的切换，源BSC可以在切换请求消息中将主被叫号码信息传递到目的BSC，以供其判断是否能够本地交换。整个过程都是利用现有的协议接口完成，对于CN的网络接口没有影响。
上述流程的第二个关键技术是HubBTS通过什么信息实现本地交换。在本实现中，本地交换的地址信息是由BSC指示的，BSC分别记录主被叫的基站地址、小区号和占用的无线信道作为本地交换的地址信息。
上述流程的第三个关键技术是主被叫的编码适配。本发明在不使用码型变换器(TC，TransCoder)的情况下，由于主叫的编码指配在被叫之前，所以主叫的指配速率需要指配为一般网络质量下手机都可以支持的编码方式；被叫指配时根据关联关系指配为相同的编码。本发明可以采用晚指配方式，即等收到被叫振铃消息后再指配，此时主被叫支持的编码方式BSC都已经知道，可以提高适配的成功率，通常也可以在HubBTS设备中增加TC单元，专门完成编码适配。
另外，从步骤306和步骤313可以看出，本发明对于主被叫无论是否进行本地交换都建立了用户面承载。本地交换后实际的效果是逻辑承载资源仍然占用，只是没有实际的用户数据，所以只有在IP Abis口的情况下才能够达到节省Abis口传输资源的目的。如果Abis口采用其他如E1的传输方式，BSC在执行本地交换后可以拆除BSC上的用户面承载以达到节省传输的目的。
以下说明一下对于切换情况的处理。
如果本地交换的模式下发生了切换，则切换发生后，主被叫有可能不再属于同一个基站群，此时通话双方应当退出本地交换模式，切换到正常的工作模式，这里的本地交换模式即本发明利用HubBTS执行本地交换的功能。在HubBTS上取消执行所述本地交换的操作包括以下步骤：在基站控制器判断需要退出本地交换模式时，基站控制器向HubBTS发送退出执行本地交换的信息；HubBTS重新配置主被叫的交换地址，使数据通过基站控制器传输。
由于在本发明中，本地交换过程在BSC上的资源的分配方面没有做特殊的处理，跟现有技术方案是一致的，只是本地交换后数据不在通过分配Abis口和A口资源传输，所以只要在HubBTS上取消了本地交换模式就恢复到正常模式了。
如果切换发生在基站群内部，则BSC可以根据切换前后主被叫的地址信息重新指示HubBTS将主被叫的业务数据交换到切换后的新地址即可。如果一个用户切换到了另一个BSC或者另一个基站群，此时需要退出本地交换模式。具体流程参考附图4说明如下。
步骤401：MS1根据无线情况发送测量报告给源基站控制器BSC1；
步骤402：BSC1根据测量报告的情况，决定发起跨BSC切换，向CN发送切换请求，切换请求含本用户和对方用户的电话号码。
步骤403：CN根据请求信息，指示准备切入的目的基站控制器BSC2进行切换准备，并将步骤402携带的号码信息传递给BSC2。
步骤404：BSC2准备切换资源，完成切换准备，通知CN。
步骤405：CN通知BSC1，指定切换信息。
步骤406：BSC1根据切换的目的信息，判断需要退出本地交换模式，向HubBTS发送退出本地交换模式信息。
步骤407：HubBTS重新配置主被叫的交换地址使数据通过BSC传输。
步骤408：BSC1发送切换指定。
步骤409：MS1切换接入BSC2。
此后主被叫双方的用户面数据通过BSC和CN进行，跟现有技术方案相同。
由上述的技术方案可见，本发明通过增加HubBTS设备，实现了CS业务数据在HubBTS内本地交换的功能，在Abis口采用IP传输的情况下达到了节约Abis口传输资源，降低传输时延的目的，是一种先进的，现实可行技术。
综上所述，本发明在网络系统中增加一个HubBTS(以下简称HubBTS)，多个基站连接到同一个HubBTS下组成一个基站群，本发明通过此HubBTS来实现本地交换，从而节省了BTS和BSC之间的传输带宽，特别适用于Abis口(BSC和BTS的接口)采用IP传输的网络。
本发明的方法中，通过在基站控制器上判断主叫和被叫是否位于同一个基站群内，如果是则指示HubBTS对双方的用户面数据完成本地交换，避免了现有技术方案中在同一个基站或者同一HubBTS下的用户面数据要传送到BSC和CN所引起的时延和带宽占用。本发明中BSC仍然按正常流程进行信令处理，呼叫建立后再转入本地交换模式，即本发明利用HubBTS执行本地交换的功能。本地交换对核心网而言是透明的，不需要对核心网进行修改就能够支持。可见本发明流程简便、升级容易，并且还能够节省网络资源。
上述各具体步骤的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种GSM系统中实现基站群本地交换的本地交换基站，所述基站包括：用于实现基站功能的基站功能单元，其特征在于，所述基站还包括：
本地交换总控单元，用于接收基站控制器的指示，产生执行本地交换的指令；和
本地交换单元，用于根据所述本地交换总控单元的指令，依据主被叫地址信息将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。
2.根据权利要求1所述的本地交换基站，其特征在于，所述本地交换总控单元包括：用于接收基站控制器指示的接收单元，用于判断指示性质的判断单元，以及转发单元；
所述判断单元根据接收单元获得的基站控制器的指示，作出是否是本地交换指令的判断结果，并将判断结果发送给所述转发单元；
所述转发单元根据判断结果分别向本地交换单元和基站功能单元发出指令信息。
3.一种GSM系统中实现基站群本地交换的网络系统，所述系统包括：至少两个基站、基站控制器、核心网；其特征在于，所述系统还包括：本地交换基站；所述多个基站通过所述本地交换基站与所述基站控制器相连，连接到同一个本地交换基站下的基站组成一个基站群；该本地交换基站包括：
本地交换总控单元，用于接收基站控制器的指示，产生执行本地交换的指令；和
本地交换单元，用于根据所述本地交换总控单元的指令，依据主被叫地址信息将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。
4.根据权利要求3所述的网络系统，其特征在于，所述基站控制器包括：
用于判断主被叫号码是否位于同一个基站群内的第一判断单元，在判定主被叫号码在同一个基站群内时，向所述本地交换总控单元发送所述指示。
5.根据权利要求4所述的网络系统，其特征在于，所述基站控制器还包括：
用于判断主被叫的语音编码是否一致的第二判断单元，在判定主被叫的语音编码一致时向所述本地交换总控单元发送所述指示，在判定主被叫的语音编码不一致时调整主被叫的语音编码。
6.实现权利要求3所述网络系统中本地交换的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、建立主叫的用户面承载，并由核心网寻呼被叫获得响应；
B、基站控制器判断主被叫号码是否位于同一个基站群内；若是，则执行步骤C；
C、基站控制器建立被叫的用户面承载，并向核心网发送指配响应；
D、基站控制器向本地交换基站发送指示；
E、本地交换基站判断该指示是否是本地交换指令，若是，则本地交换基站根据所述本地交换指令中的主被叫地址信息，将逻辑地址转换为物理地址，完成本地交换。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B和步骤C之间包括以下步骤：
B1、核心网下发被叫的含有语音编码信息的承载指配；
B2、基站控制器判断主被叫的语音编码是否一致，若是，则执行步骤C。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述步骤B2的判断结果为否，则在收到被叫振铃消息后，由基站控制器将主叫支持的编码方式指配为被叫支持的编码方式，并执行步骤C。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤D之后，当基站群发生群外切换操作时，在本地交换基站上取消执行所述本地交换的操作包括以下步骤：
D1、基站控制器判断需要退出本地交换模式时，基站控制器向本地交换基站发送退出执行本地交换的信息；
D2、本地交换基站重新配置主被叫的交换地址，使数据通过基站控制器传输。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤D之后，当基站群发生群内切换操作时，基站控制器根据切换前后主被叫的地址信息重新指示本地交换基站将主被叫的业务数据交换到切换后的新地址。
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Effective date of registration: 20170829 Address after: Yangling Street office 712000 Shaanxi city of Xianyang Province in Yangling District on Kawaguchi Village Street No. 11 Co-patentee after: Lu Na Patentee after: Lu Jingmin Co-patentee after: Ma Longling Co-patentee after: Niu Aiying Address before: 518057 Nanshan District Guangdong high tech Industrial Park, South Road, science and technology, ZTE building, Ministry of Justice Patentee before: ZTE Corporation |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Inventor after: Lu Jingmin Inventor after: Lu Na Inventor after: Ma Longling Inventor after: Niu Aiying Inventor before: Ma Xiangli Inventor before: Zhu Qinghua Inventor before: Yan Hong |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Granted publication date: 20120905 Termination date: 20171208 |
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