CN1082297C - 在多条路径上进行业务分配的通信系统 - Google Patents

Abstract

由一组荷载链路和一组节点组成的电信网，其中至少某些节点带有可设置成使得由一条线路到达的信号通过一条以上的线路转发的单元以及/或者至少某些节点带有可设置成使得由不同线路到达的信号组合在一条线路上转发的单元，这样就允许业务同时通过一组路径在两个终端节点之间传送。

Description

在多条路径上进行业务分配的通信系统

本发明涉及一个通信系统的操作、监测和控制，特别是涉及电信网的操作，但不局限于这种系统。

在本说明书中，术语“功能单元”用于定义为系统自身完成某些功能，例如交换或监测功能的通信系统单元，它不同于“应用过程单元”，后者控制若干“功能单元”的实现某种高级功能，通常要求几个功能单元的协同工作。这种高级功能可以是一网络应用，例如移动无线系统中的转移过程。

在一个电信网中，系统的功能单元分布很广。例如，遍布整个系统的节点上都要求有交换机构。但是在传统的电信网中，应用过程控制是集中式的，要求在电信网上传送大量的信令负载。尽管系统有分布式特点，网络中相互作用的所有单元必须有一致的信令格式。这是蜂窝无线网中的一个特殊问题，这种情况下由许多不同厂家生产的移动站可以在系统中的任何地方接通，并且必须始终和它正巧与之建立通信的那个任意的网络固定部分相互作用。在这样一个网中，由于需要使所有的信令格式保持一致，很难作何改进或提高。

由于需要进行对网络条件，例如线路性能的测量，并且依所作测量的特点和所要求的目的而定，连续或间断地把结果发送到控制中心，在现有系统中产生了另一个问题。已在网络上放入了一个额外的信令开销。许多测量经常只在特定的工作环境下进行。因此对于所有可能被发送的数据来说，在其大部分是冗余的时候，这是信令容量的浪费。有限的信令容量和所进行的各种测量的总数还降低了测量的分辨率和/以及所能支持的抽样速率。

在传统系统中对容量的另一限制是由有限的路由选择能力造成的。特别是在要求一个有极高的带宽或数据速率的呼叫的情况下，可能并没有允许这种容量的单一路径通过网络。即使为了在某一特定线路上提供更大的容量可以不中断地改变呼叫进行路由仍可能出现这种情况。在这些情况下，尽管系统总的来说确实有足够的容量，要求更高带宽的呼叫仍将失败或导致另一优先级低而已经在进行中的呼叫失败。

现有电信系统通常只允许从点到点有单一的链路。如果链路不可靠，可以使用检错过程，但为了实现检错要求附加数据。移动站同时监测一个以上的基站以识别信号质量最好的那一个是公知的。但是在传统的交换网中，由于呼叫的交换和控制是不可分的，呼叫只能在一条单一路径上进行。

在若干路径之间分担传输以使信息的不同部分沿不同路径传输也是公知的。例如时分传输中交替的时隙可以由不同的路径传送。这使得即使没有一条路径有足够的容量来进行传输，传输也可以进行。但是传输质量将只能与所选各路径中最坏的一条相同，任何一条路径的失败都将导致整个传输的失败。

根据本发明的第一个方面，提供了一个传送携带信息的信号的电信网，该网包括连接一组节点的一组荷载链路，其中至少一个节点带有一个可设置成允许由一条链路到达该节点的信号中携带的信息通过多于一条链路上的多个信号转发的多信道广播单元，而且至少一个节点带有一个可设置成允许由不同链路到达的信号组合在单一链路上的一个信号中转发其信息内容的组合单元，这就允许携带同一信息的信号同时通过一组路径在两个终端节点之间传送。

根据本发明的第二个方面，提出了运行一个由连接一组节点的一组荷载链路构成的电信网的一种方法，其中携带同一信息的信号至少通过第一路径和第二路径从第一节点发送到第二节点，第一和第二节点包括不同的荷载链路，接收到的信号在第二节点处重新组合以从该点向前传输携带的信息。

根据本发明的第三个方面，为电信网提供了带有一条输入链路和一组输出链路的多信道广播单元，它可设置成允许通过输入链路到达的信号中携带的信息通过一组输出链路转发。

根据本发明的第四个方面，为电信网提供了带有一条输出链路和一组输入链路的组合单元，它可设置成允许携带同一信息通过输入链路到达的信号组合以使信息能够在输出链路上发送的一个信号中传递。

可以提供在过程控制装置和网络操作装置之间的专用信令链路。系统在电信网中受到控制，信令可以通过网络的业务荷载链路传送。采用电信网的例子中，过程控制可以放在网络中的任意一点上，不同的功能单元可以放在不同的点上。

下面将使用例子并参考附图描述本发明的实施例，这些附图中：

图1是根据本发明的第一个实施例的一个网络拓扑图；

图2用功能术语表示了图1中的网络；

图3用示意图表示了实现图1拓扑结构和图2功能特性的一个移动无线网；

图4是根据本发明第二个实施例的一个通用系统的功能框图；

图5是包含了图4系统功能部件的一个网络结构简图；

图6、7和8说明在一个分集控制系统中的三种可能变化；

图9、10和11是说明为了控制图6、7和8所示系统发生在图2和3实施例中的数据流的流程图。

本发明的实施例是带有多信道广播和/或组合功能的一个通信系统。如图1拓扑图所示，节点22a-22g分布在整个网络20内。到一个网络节点，例如22e的入局信号能够被转送到多于一个的节点22b、22c上(也就是多信道广播)，或反之，通过不同路径(从22b、22c来)到达同一节点22e的两个入局信号能够组合在一起向前传输。在一个移动无线系统中，无线接口可以形成一条或多条荷链线路以使移动站(例如22a)能同时与多于一个的基站(22b、22c、22d)连接。组合和分离功能不需要在无线接口，例如节点22e、22g上完成。

通过使信号在多于一条的路径上前进可以解决由网络中的错误所引发的问题。例如，如果一个信号是在例如节点22b和22e之间、可能并不可靠的单条链路上接收的，除了使用要求在比特流中附加比特的纠错协议外，无法判断数据是否正确，即使知道它是错误的也无法纠错。通过再从节点22c和22e之间的第二链路上接收信号，就可以对信号作比较，如果它们是相同的就能因此更加肯定数据流没有被破坏。如果它们不相同，纠错过程就能请求重发比特流的这个部分。如果已知某一链路比另一链路更可靠，可以引入加权系数。

路径数目更多时会有其它可能情况发生。例如有三条路径时，如果在一条比特流中的某个二进制位不同于其它两条中的各个对应位，就可以认为两条相同的比特流是正确的而第三条是错误的。

下面描述的功能机构既允许在无线接口上的分集(此处移动站(例如22a)可以同时与多于一个的基站联系(22b、22c、22d))，也允许通过该网络的分集，它提供在一组(并行)荷载链路上的路由。这不同于已有系统，在后者中，如果没有足够的容量在任意单个荷载上传送所要求的信号，可以使用几条路径，其中每条的容量都较低，每条处理所用数据流的一个部分。这种分配的问题是任何一条路径的失败都会导致整个链路的失败。通过在所有路径上传送整个信号，尽管在任意单个荷载上的信号质量可能降低，链路仍会变得更加可靠。

在每个节点上有一个多信道广播和/或组合器，它们受下面描述的控制器控制。这就允许系统内更多的分集，因为可以在整个网中采用多信道广播，而不仅仅是在如同现有设计中可能的那些预定控制点上。

图3表示了在一个移动无线网中该实施例的一个物理实现。多信道广播/组合功能使用三种类型的单元来实现。在每个基站22b、22c，基站位置控制器22e内和中央移动交换中心22g上是一个组合器和多信道广播器21a、b、c，它能接收来自移动交换中心22g中处理器24的指令以建立所要求的任何荷载链路。由于这些模块21a、21b、21c是整个基站的一个部分，它们的工作方式、所涉及的数据处理格式将随模块而变化。给它们的指令可以通过荷载网自身，或来自处理器24的专用链路传送。

多信道广播器21a、b、c每个占用一条入局逻辑信道并实时地把信号分配到一个或多个逻辑信道上去。为了实现多信道广播，它必须有关于分配给它的入局逻辑信道和它应该分配的逻辑信道的信息。组合器实现相反的功能。它把几条逻辑信道组合到一条逻辑信道上。这种组合可以采取选择性组合的形式，比较来自入局逻辑信道的信号，发射的结果取决于各个信号的质量。

多信道广播/组合功能模块不需要与多信道广播和组合应用过程控制模块24放在同一点，后者能够控制遍布网络一大片区域的多信道广播和组合模块21a、b、c。

现在将参考用功能术语说明系统的图2来进一步描述图3系统的操作。特别地，组合和多信道广播机构B″对应组合器/多信道广播器21a-c，处理器装置A″对应过程控制器24。处理器装置本身有三个部分。与组合器和多信道广播机构B″通信的是命令和接收模块25。它接收来自每个多信道广播机构(21a、b、c)的数据并将所有这些接收数据翻译成能被处理器模块2b处理的单一处理数据格式。相反，来自处理器模块26的命令由命令和接收模块25处理，将其转换成能被单个组合器和多信道广播器21a、b、c处理的格式。

命令和接收模块25是一个根据与它通信的组合器和多信道广播器B″工作的功能部件。模块25的一个独立单元处理每个多信道广播器21a、b、c的特定格式。这些单元可以是工作序列或携带有与单个模块对应的地址的数据流中的时隙。从组合器和多信道广播器B″发送到处理器A″的信号包括对发送到模块B″的命令已被成功地执行的证实或指示命令由于某种原因执行失败的错误信息。这样的一种信息可能是对应功能部件B″的模块21a、b、c的所有连接都在使用中，不能再进行其它连接。

相关应用C″向过程控制器A″发出要求添加新的路径，或由于呼叫终止及发生了转移等原因释放一条不再需要的路径的命令。过程控制器A″通过适当的组合器/多信道广播器B″完成这一操作，并向应用C″返回一个指示请求已成功执行的应答。如果不成功则发送错误信息。

在应用C″和外部接口模块28之间传送的命令和应答都与所涉及的荷载链路(因此还有组合器和多信道广播器)无关。处理器A″进行所要求的任何数据格式转换。这意味着应用C″可以向过程控制器A″发送除了要建立或删除的荷载链路其它所有方面都相同的信号。应该注意为了建立一条荷载链路，需要使用在这条链路每个终端节点上的功能机构。因此处理器A″通常通过向对应所要求的节点21a、21b、21c的两个组合和多信道广播器发出指令来响应来自应用平台C″的任何命令。这些功能部件的选择能够在处理器A″中或由应用C″来进行。

处理器A″的功能可以包括确定合适的时延以使通过不同路径到达的信号正确同步。由于荷载链路可能有不同的长度，特别是如果链路在两条路径上通过的节点数不同，每一条都可能有编码延迟，两个信号就不可能同步到达，除非采取专门的措施去实现它。

应用C″可以响应对系统需求的变化要求改变在组合器/多信道广播器B″中安排的链路，以最大化地使用网络的容量。

在一个移动无线系统中，当信号质量随着移动站的运动而变化时，要求支持移动站的荷载链路数可以改变。

因此移动应用C″通常在检测到当前接口链路质量下降时的响应为命令过程控制器A″改变荷载链路数。如果第一链路上的信号质量下降到一个指定电平以下、移动应用平台C″就可以命令处理控制器A″增加第二荷载链路作为一条可替代路径以提高链路的可靠性。但是在系统上业务量小时，多信道广播和组合路径的机会显然更大。因此如果业务量增加，移动多信道广播器C″可能需要减少由一特定呼叫使用的路径数以允许增加的业务使用该系统。这意味着对于现有呼叫链路质量可能会有降低，但为了在高峰期处理所要求的所有业务，这样做是必要的。反之，如果业务量降低，就有更多的荷载链路变为空闲，可以重新分配给余下的呼叫以增加分集。

多信道广播和组合功能部件尽管是互补的，它们可以作为独立的功能部件存在于一个或多个甚至不需要在同一地点的模块中。对于数据双向传输的呼叫，显然需要有共同的网络终端，但是双向数据流可以通过完全不同的荷载组合，因而使得上行和下行路径或路径组不重合，例如图5中，上行通过节点22a、22b、22e、22g而下行通过22g、22f、22d、22a。但更典型的情况是，上行方向中的一个多信道广播单元在拓扑图上对应下行方向中的一个组合单元，反之亦然。

图6、7和8说明了在一个简单的分集控制系统中的三种可能变化。

图9、10和11是说明为了控制图6、7和8的系统发生在图2和图3系统中的数据流的流程图。在图6、7和8的每一个中，左手部分表示起始状态，右手部分表示结果，所要求的状态。在本实施例中使用了桥接机构以实现多信道广播和组合功能。

在图6中点A和点B之间的一个连接(支路标志1、支路标志2)被释放。在这两点间只留下单个连接(支路标志3、支路标志4)。相反，在图7中第二个连接支路标志3、支路标志4被加到一个已有连接上(支路标志1、支路标志2)。

在图8中第二个连接支路标志1被加到同样两个节点B、C之间的已有荷载链路支路标志2上，因此在当前组中加入了一条链路。

外部应用C″有六种信息格式可用。这些信息在荷载链路之间建起“桥”以允许组合和多信道广播产生。因此在这个实施例中组合器和多信道广播器21a、21b、21c带有桥接机构。如果有两个以上的节点互连就要求桥接；两个节点之间简单的点对点链路只使用一条荷载链路，不需要桥接机构。

这六种信息格式是：1)“组建立请求”

该信息命令处理器模块26生成一个新的桥接组。这条信息带有指定生成桥接组的连续支路和指定入局和出局支路的参数。它还要确定实现桥接的形式(也就是选择性地组合有效路径等等)。2)“组建立应答”

该信息返回一个识别桥接组的组标志(GRP Id)和桥接组的状态(也就是有效)。3)“添加支路请求”

该信息命令处理器模块26控制一条附加支路添加到当前桥接组中。这条信息带有指示要被加到桥接组中的支路(支路标志)和应与该支路连接的两条支路以及桥接组标志(GRP ID)的参数。(处理器模块26根据自身的知识和这条信息推算要求桥接的支路)。4)“添加支路应答”

该应答是一个指示该过程是否成功的状态参数。5)“删除支路请求”

该信息命令处理器模块26控制从由GRP ID识别的桥接组中删除由支路标志识别的支路。如果组因此而停止存在，则组将被删除。6)“删除应答”

该应答指示操作是否成功以及桥接组是否仍然存在。

图9表示了图1和2的实施例从桥接组中删除一条支路的操作。如图6所示，控制应用要求去除点A和B之间两条线路中的一条。

控制应用C″(本例中即转移控制应用)发送从桥接组GRPID(21a、21b、21c)中删除一条支路或支路组，支路标志1的信息401。处理器26通过来自外部接口模块28的原始代码402知道它要执行的过程，在本例中即从桥接组中删除一条支路。然后处理器模块26开始删除，分别通过信息403a、404a和403b、404b依次与每个远端桥接模块21a、21c通信，并从远端桥接模块中删除相关支路。如果一条路径上某条有效支路被删除(本例中为支路标志1)那么处理器模块26中的算法也将删除变为无效的任何相关支路(本例中为支路标志2(参见图6))。当处理器模块26要求从受远端桥接机构21a、21c控制的桥接中删除一条支路时，它向命令和接收模块25发送一个释放原始代码403a，其中包括有关于要被删除的支路标志和唯一确定节点上该桥接的本地识别码的信息。然后命令和接收单元以能被远端桥接机构识别的格式发送一个释放请求信息404a。在本例中这个格式比较简单因为假定了桥接机构只从桥接中删除一条支路，如果该桥接因此只有一条支路入和一条支路出(也就是说只剩下了一条荷载链路，因此桥接已无必要)，就删除这个桥接。应答信息405a指示桥接机构是否仍然有效。命令和接收模块25收到这个信息之后，向处理器模块26发送一个携带该状态的应答原始代码406a。然后处理器模块26使用信息403b、404b、405b、406b继续从受其它桥接机构(本例中为组合器21c)控制的桥接中删除任何其它支路。当处理器26完成从桥接中删除支路之后，它向外部接口模块28返回一个指示已删除哪些支路(支路标志1，支路标志2)和桥接组总状态(状态参数)的删除应答原始代码407。外部接口模块发送一个包括了删除应答原始代码中所含参数的组建立应答408。

图10表示了图1和图2的实施例生成一个新桥接组的操作。控制应用(本例中为转移控制应用C″)请求在点A和点B(图7)之间建立一个由被标记的支路(入支路标志、支路标志1、支路标志2、支路标志3、支路标志4、出支路标志)所组成的新桥接组。该请求在请求信息501中发送。

处理器模块从来自外部接口模块28的原始代码502中得知它要执行的过程，本例中为从一批支路中生成一个桥接组。然后处理器模块26开始在它所计算的需要生成桥接的节点上生成由桥接机构21a、21b、21c控制的桥接。当处理器模块26要求使用远端桥接机构21a、21b、21c从一组支路中建立一个桥接时，它向命令和接收模块25发出一条包含了关于在一个节点上形成远端桥接所要求的支路标志信息的添加原始代码503。然后命令和接收模块25以能被远端桥接机构21a识别的格式发出建立请求信息504a。本例中这个格式也比较简单，因为假定了桥接机构21b只生成一个桥接。该格式指定了要生成桥接的支路和所要求的桥接类型。应答信息505a指示是桥接机构21b有效还是操作失败。处理器模块26收到带有该状态的信息之后，就继续生成所要求的任何其它桥接(本例中为桥接机构21b)。当处理器模块26生成完桥接之后，它返回一个带有GRP ID的组建立应答原始代码，以允许信息508中简单的桥接组识别标志和总状态(状态参数)包含在组建立应答原始代码中的参数。

图11说明使用图1和图2的实施例添加一条支路到当前桥接组中。控制应用(本例中为转移控制应用)发出请求601，要求添加一条或多条支路、支路标志到当前桥接组GRP ID中(参见图8)。处理器模块26通过来自外部接口模块的原始代码602得知它要执行哪个过程，本例中即添加一条支路到当前桥接组中。然后处理器模块开始通过依次与每个远端桥接模块通信并添加相关支路到远端桥接模块中形成新的桥接来添加支路。当处理器模块26要求添加一条支路到受远端桥接机构21b控制的一个桥接中时，它向命令和接收模块25发出添加原始代码603a，其中包括关于要被添加的支路标志和唯一识别该节点桥接的本地识别码信息。然后命令和接收模块25以能被远端桥接机构21b识别的格式发出添加请求信息604a。本例子该格式也比较简单，因为假定了桥接机构21b只添加一条支路到桥接中，因此只需要这个支路标志和本地桥接代码。应答信息605a指示桥接的状态(也就是有效或无效)。命令和接收模块25接收到这个信息之后，向处理器模块发送携带有该状态的地址原始代码606a。然后处理器模块继续向由其它桥接机构21b控制的桥接添加新的支路或建立一个新的桥接(本例中建立请求604b被送往桥接机构21a)，(信息603b、604b、605b、606b)。当处理机构完成向桥接添加支路或生成新的桥接之后，它向外部接口模块28返回一个指示添加操作总状态的原始代码67。外部接口模块28发出包括原始代码607所含参数的添加支路应答608。

在本发明的第二个实施例中，由图4功能术语描述的通信系统包括一个电信网，该网包括一个中间处理器A、网络操作器(NOF)B形式的互连功能单元和应用C。中间处理器A有三个功能模块：一个外部接口模块51、处理器模块52以及命令和接收模块53。

在运行中，处理器A对NOF B和应用C之间的数据进行双向延时。应用C是一个分集控制器，数据可以是从应用C到NOFB的控制信息或从NOF B到C的测量或状态数据。

处理器A完成三个功能。命令和接收模块53发送命令和数据到单个网络操作器单元或接收来自单个网络操作器单元的数据。外部接口模块51与应用C连接。模块51、53由处理器模块52连接，(a)它把来自应用C的命令翻译成给NOF B的个别命令；或(b)把从NOF B接收的数据翻译成适合于应用平台C的数据格式。

尽管出于简便起见，图4说明的是单个应用，正如将从后面对本发明的其它各种实施例的描述中所看到的那样，可以有一组通过各自或公共处理器与各自或公共NOF互连的应用。

在处理器A中，外部接口模块51提供到应用平台C的一个公共接口。这个接口为应用平台C提供了一套与到网络操作器B的接口无关能由处理器模块52执行的命令。

处理器模块52实现应用信息数据到单个NOF特定信息的转换，和/或实现NOF信息到适合于应用平台C的格式的转换。

命令和接收(IR)模块53与NOF B通信，可以有不同的接口到网络中不同的NOF单元。IR模块53在由处理器模块52所使用的原始代码和NOF B所使用的信息格式之间进行转换。

处理器模块52也可以完成由应用平台C指定的附加操作而代替或兼有上述转换或翻译。NOF B可以采取与网络相联系的功能机构的形式，例如嵌入软件，也可以是分立单元、部件或模块，例如监测单元或网络控制器。

同样，应用平台C可以是嵌入网络中的一个功能部件或机构，例如在业务控制点中，也可以用在一个独立的应用平台中实现。

图5说明图4的通用系统可以如何映射到一个网络结构上，本例中是一个固定网。用功能术语来说，A1、A2单元代表应用过程控制机构，B1、B2单元代表网络操作器。标为“1”的机构，例如A1、B1，代表一个智能网单元，此处业务控制从交换网中独立出来，信令通过单独的线路(63、64、65)传送。标为“2”的机构(例如A2、B2)代表这样的单元，此处所有的机构都包含在为提供逻辑线路(69、70、71)传送信令信息的交换网中。正如可以从图5中看出，过程控制机构和网络操作机构都可以放在网络中的任何节点内。这些节点(72到78)可以是业务控制节点、网络管理中心、交换机等等。需要注意的重点是：

i)过程控制机构位于遍布网络的特定节点(72、78)。

ii)其次，一个特定应用的过程控制机构固定在一个特定的网络节点中，例如过程控制A1在节点72中，但对不同应用或使用同一应用的过程控制机构可以位于不同的网络节点中(例如节点78中的过程控制A2)。

iii)网络操作器B1、B2位于节点73到77上，并需要以实时动态方式由过程控制机构激活。它们与荷载网络联系紧密。

iv)指定使用在一个特定网络节点中的过程控制机构A1时应该控制网络节点75上的网络操作器B1，此时该节点上还有另一个或同一网络操作器B2在另一过程控制机构A2的控制下。

在这第二个实施例中的数据流与图9、10和11所示第一个

实施例的数据流相同。

Claims (15)

1.一个传送携带信息的信号的电信网，该网络包括连接一组节点的一组荷载链路，其中至少一个节点带有一个可设置成允许由一条链路到达该节点的信号中携带的信息通过多于一条链路上的多个信号转发的多信道广播器，而且至少一个节点带有一个可设置成允许由不同链路到达的信号组合在单一链路上的一个信号中转发其信息内容的组合器，这就允许携带同一信息的信号同时通过一组路径在两个终端节点之间传送。

2.根据权利要求1的网络，其中一组节点有多信道广播器，一组节点有组合器单元。

3.根据权利要求1的网络，其中至少一条荷载链路在一个无线接口上。

4.根据权利要求1的电信网，其中该网包括一个移动无线单元。

5.根据权利要求4的电信网，其中该网是一个蜂窝无线网。

6.根据权利要求1的电信网，其中该网包括固定终端节点。

7.控制由连接一组节点的一组荷载链路组成的电信网的方法，其中携带同一信息的信号至少通过第一路径和第二路径从第一节点传送到第二节点，第一和第二路径包括不同的荷载链路，在第二节点接收到的信号被重新组合以从该点再向前传输所带的信息。

8.根据权利要求7的方法，其中一组节点有多信道广播器，一组节点有组合器单元。

9.根据权利要求7的方法，其中至少一条荷载链路在一个无线接口上。

10.根据权利要求7的方法，其中在路径汇合的节点或节点群上，比较每条汇合路径上信号的质量，在所作比较基础上生成的一个信号从该节点被向前传输。

11.根据权利要求7的方法，其中所选向前传输的信号是在最多数荷载链路上收到的。

12.根据权利要求7到11中任意一个的方法，其中网络包括一个或多个移动无线站。

13.根据权利要求12的方法，其中网络是一个蜂窝无线网。

14.根据权利要求7到11中任意一个的方法，其中网络包括固定终端节点。

15.根据权利要求10到11中任意一个的方法，其中至少一个组合器包括同步来自不同荷载链路上的信号的同步装置。

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