CN1107392C - 用于同步在移动式卫星通信系统中事务标识符的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于同步在移动通信系统中由两个移动站所用的事务标识符的方法。一个网站确定由每个移动站所用的事务标识符并将一个信令消息发送到含有配对事务标识符要素的每个移动站。发送到每个移动站的配对事务标识符要素包含由其它移动站为识别连接所用的事务标识符值。配对事务标识符被接收和存贮在每个移动站中。当包含事务标识符的信令消息从一个移动站发送到另一个时，移动站将配对事务标识符而不是它自己的事务标识符插入到输出消息中。用这种方法，接收移动站将识别属于此连接的信令消息。

Description

用于同步在移动式卫星通信系统 中事务标识符的方法

                       技术领域

本发明一般涉及移动式卫星通信系统的领域，更具体而言，涉及用于移动式卫星通信系统中建立，保持和终止连接的信令协议，

                       背景技术

通过在基于陆地的基础设施不可能或低效的提供移动服务的地区中提供覆盖，卫星系统在移动通信中起着日益增长的作用。卫星系统可以，例如，在很大的，人烟稀少的地区中提供覆盖，在这些地区中建设网络基础设施不是很值得的。卫星系统也可以为机载和基于海上的用户提供可行的服务。卫星系统的另一种用法是作为陆基网的后备或补充。卫星系统当网络的基础设施的一部分被撤下时可继续为用户提供服务，当基于陆地的网过载时，在峰值传输期间可以传送附加的通信量，可以填补在基于陆地的系统的覆盖区内由人为或自然的障碍造成的空白。

为了满足它们的潜在能力，卫星通信系统必须提供可靠的连接并且必须不经受频繁的中断。像利用通常的基于陆地的移动通信系统那样，卫星系统为提供所有的服务需要大量的信令开销供建立，维持，和终止连接。在卫星系统中使用的信令协议典型的是以GSM为基础的，是从适合于移动环境的信号系统NO.7(SSN7)导出的。SSN7是由CCITT(国际电报与电话咨询委员会)建立的，用于固定网络信令与交换切换。为了在GSM和其它的移动通信系统中使用，将SSN7修改和扩充，例如，加上对付用户移动性的程序，GSM技术规范由欧洲远程通信标准研究所(ETSI)公布，整体引入于此作为参考。

在GSM中的信令协议包括许多详细规定的信令程序。信令程序由一系列在不同实体之间交换的信令消息组成。每个信令消息的结构和要素由协议规定。在呼叫控制消息的情况下(用于连接管理子层)，该信令消息包括事务标识符，它作为一种事务的标记，以便可以管理多种事务。

在事务的开始，一个空闲的事务标识符(TI)由启动事务的接口侧分配给事务。所分配的TI值在事务期间被使用，在事务终止时被释放，一个移动单元一次可以支持最多八个事务，通过它们的TI值区分属于不同事务的信令消息。

在卫星通信系统中，有一个在单跳连接中两个移动终端所用的事务标识符的同步问题。在卫星通信系统中的单跳连接是两个移动单元之间的连接。为了建立单跳连接，必须首先建立双跳连接。始发单元首先通过卫星连到网上，然后通过卫星连到终接的移动单元。每个呼叫建立连接，始发移动单元到网络和网络到终接移动单元，被分配一个TI值。在呼叫建立信号的结束，网络命令两个移动单元连接到单元线电通道以便在移动单元之间建立单跳连接。不保证每个移动站为了识别此事务所用的TI值将互相匹配。如果TI值不匹配，那末移动单元将不能够在单跳连接期间从其它的移动单元识别信令消息。移动单元可被命令在单跳连接期间不理会TI值。然而，如果TI值不被理会，那末一次只有一件事务可被处理。这将严格限制在网上可被提供的服务。

对于以上描述的问题有几种可能的解决办法。因为同样的移动交换中心(MSC)管理每个移动单元对网络的初始连接，对于MSC来说，选择一个未被任何移动单元使用的事务标识符并命令移动单元使用此事务标识符是可能的。然而，这种办法需要新的MSC功能，另一种解决办法是在移动单元已经连接到无线电通道以后让移动单元同意一种新的事物标识符。可是，这种解决办法需要新的信令消息并将延长呼叫建立时间。

                         发明内容

本发明提供一种新的信令方法，用于同步包含在单跳连接中的两个移动单元所用的事务标识符。为了建立连接，始发单元启动连到网上的移动始发呼叫建立程序。始发单元分配一个TI到此事务。网络本身又启动移动端接呼叫建立程序，将受呼终端连接到网上，网络分配一个TI到此事务，它可以与由始发单元所用的TI不同。一旦受呼终端被连到网上，网络将知道每个移动单元所用的TI值。为了同步TI值，本发明的信令方法利用一种新的三位长的信息区，称为配对事务标识符(CPTI)。CPTI区最好由网络在层-3消息中插入，或者作为一个新的信息要素或者作为已有信息要素的一部分。由网络发送到始发终端的CPTI包含受呼终端所用的TI值。同样，由网络发送到受呼终端的CPTI包括始发终端所用的TI值。每个移动单元将读并且解释作为在它当前连到网络中的其它终端所用的TI值的CPTI。此CPTI被存贮在移动单元中，当连接被转换为单跳连接时将被使用。一旦单跳连接被建立，如果与它自己的TI值不同，每个移动单元将CPTI值插入所有的输出呼叫控制消息和与呼叫有关的属于单跳连接的辅助服务消息。用这种方法，接收到的消息将始终具有正确的TI值，并将由接收方的层-3相当者以一致的方式指向和处理。

本发明信令方法的一个优点是它的实施主要在移动单元中进行，MSC被要求支持的只是一个新的信息要素，它被加到一个现有的层-3信令消息。本发明的信令方法利用现有的硬件既可以在MSC中也可以在移动单元中实现。实现本发明的信令方法的移动通信系统允许移动单元甚至在单跳连接期间管理多件事务。因而，本发明允许提供额外的服务，而这些服务在当前的卫星通信系统中是不可能提供的。

                          附图说明

图1是实现本发明的信令方法的一种卫星通信系统的简要图示说明。

图2是说明实现本发明的信令方法的一种移动单元的简图。

图3是说明实现本发明的信令方法的协议基础结构的简图。

图4示出在本发明的信令方法中使用的层3消息的消息结构图。

图5是说明实现本发明的信令方法的移动始发呼叫建立信令程序的简图。

图6是说明实现本发明的信令方法的移动终接呼叫建立信令程序的简图。

图7是用于实现本发明的信令方法的分配命令消息的消息结构简图。

图8是说明本发明的信令方法的流程图。

                        具体实施方式

现在参考附图，用于同步在移动卫星通信系统中由移动单元使用的事务标识符的一种信令方法将被描述，利用本发明的信令方法的一种移动卫星通信系统示于图1中，一般由数字10表示。卫星系统10包括一个基于空中的卫星12，具有多波束天线14，发射出许多点波束到地球表面上，为地球站之间通信提供通信媒介，在卫星通信系统10中的地球站包括移动站16和至少一个网站18。网站18包括移动交换中心(MSC22)，它提供到公共交换电话网(PSTN)，或其它陆地上的网络的连接，MSC22包括一个控制处理器24和存贮器设备26，以便控制它的操作和处理信令，将在以下描述，网站18也包括一个家庭位置寄存器(HLR)和一个访问者位置寄存器(VLR)，它们被MSC用来存贮多方面的付帐者信息并验实用户，监视各个用户的位置。因为卫星通信系统的基本结构对本领域的技术人员是熟知的，为简单起见进一步的讨论被略去。

现在参考图2，在此示出一个移动单元16的典型结构，其中利用本发明的信令方法。移动单元16包括一个微处理器30，用于控制移动单元16的工作，和一个程序存贮器32，用于存贮由移动单元16使用的程序。输入/输出电路34将微处理器30与键板36，显示器38，声频处理电路40，接收机42，和发射机44接合。声频处理电路40提供声频输出到扬声器46并从话筒48接受声频输入。一个通常的信号组合器50允许一个公共天线52双向，全双工通信。

用于移动站16和网站18之间通信的通信协议是分层的协议。在本发明中所用的分层协议简要示于图3中。信令协议的第一层是物理层。物理层负责对数据和在接口上发送数据需要的数据载体提供物理特性。层2是数据连接层。数据连接层负责按照顺序发送数据，传输，检错和纠错。数据连接层保证数据被成功地在站之间发送，信令协议的层3是信令层。该信令层包括三个子层-无线电资源管理层(RR)，移动性管理(MM)层，和连接管理(CM)层。RR层监视移动站和网络之间无线电通信线路的建立。MM层包含与用户的移动性打交道所需的功能，例如位置更新，验证，和保安，CM层负责呼叫控制，辅助服务管理，和短消息服务管理。

在网络层的每个子层内，有许多详细规定的信令程序，用于执行分配给每个子层的任务。信令程序由一系列在网络层中对等实体之间互相交换的信令消息组成。每个信令消息的结构和要素由协议规定。层3信令消息的基本结构示于图4中。

信令消息由许多预先规定的要素组成，每个要素有专门的用途。信令消息的要素被安排在每个包含8位的字节中。信令消息的第一字节包括事务标识符(TI)和协议鉴别器。TI由两部分组成，第一部分是TI标志(TIF)，由单个位组成。TIF指示接口的那一侧启动事务。TIF使用第一字节中的位8。TI的第二部分是TI值。TI值是用于识别事务的一个标记，这样可以管理多件事务。TI值由三位组成。第一字节的位5，6和7被用来存贮TI值。协议鉴别器识别信令消息被寻址的层3实体的类型。协议鉴别器具有四位长，它识别六种协议中的一种。协议包括无线电资源管理，移动性管理，呼叫控制，短消息服务，辅助服务，和测试程序。协议鉴别器用来将信令消息传送到层3实体类型供处理。消息类型指明信令消息的功能。消息类型位于信令消息中的第二字节。消息类型包括六位，这对于协议中64个不同消息类型的寻址是足够的。

信令消息也包含一个或多个信息要素，在消息中包含的信息要素的数目和类型取决于消息类型。信息要素可以是强制性的，或者是可选择的，具有固定的或者可变的长度。强制的信息要素领先于可选择的信息要素，在信令消息结构中有保留的位置。

为了在两个移动单元之间建立连接，始发单元启动一个称为移动-始发呼叫建立程序的步骤。在移动-始发呼叫建立程序被启动时，始发移动单元分配一个TI值，用来识别属于此事务的信令消息。在始发单元已经被验证后，发出受呼号码到网络。然后网络启动另一个称为移动-终接呼叫建立程序的步骤，与被寻呼的移动单元建立连接。在移动-终接呼叫建立程序被启动时，网络分配一个TI值供被寻呼的移动单元使用，以便识别属于此事务的信令消息。由网络分配的TI值可以与由始发移动单元分配的TI值不同。

许多信令消息必须在每个移动站和网络之间交换，以便建立呼叫建立。图5示出在移动-始发呼叫建立期间以消息类型的形式交换的信令消息。图6示出在移动-终接呼叫建立程序中交换的信令消息。两种程序被规定在GSM和数字卫星系统技术说明书中。在两种程序期间，网络发出一个分配命令到移动站，分配一个由移动单元发送用户数据(如语音)使用的传输通道。在终接移动单元接受呼叫以后，两个移动单元都接到公共的被分配的通道上以建立单跳连接。

在GSM或数字卫星系统中规定的呼叫建立程序并不保证当移动与移动的连接被建立时，两个移动单元将使用相同的TI。不作某些修改，移动单元不可能互相识别信令消息。在某些数字卫星系统中当前的实际做法是命令移动单元，一旦移动与移动的连接被建立就不理会TI。然而，这种实际做法妨碍移动单元在移动与移动的连接期间管理多件事务。因而，需要启动一个新的事务，例如一个输入新呼叫，不可能在移动单元与移动单元连接期间实现。

本发明通过在分配命令消息中包含一个新的信息要素提供了一种对这个问题的解决办法，这种分派命令消息是由网络在移动-始发和移动-终接呼叫建立程序期间发送到每个移动单元的。由网络发送到每个移动单元的分配命令消息被修改，以便包括配对的事务标识符(CPTI)信息要素。CPTI识别由其它移动单元使用的TI值，以识别它的当前连接。以后，当一个带有TI的信令消息在移动单元与移动单元连接期间由一个移动单元发送到另一个时，将CPTI插入到输出消息的TI值区域中。因此，在单跳连接期间，由一个移动站从其它移动站接收到的所有的这样的信令消息将始终具有匹配的TI值。

正如以前所指出的，CPTI信息要素最好被包括在分配命令消息中。这是一种新的信息要素，没有被包含在GSM或数字卫星系统信令协议中。

图7示出在本发明中所用的分配命令消息的消息结构。当利用其它信令消息时，分配命令消息的第一字节包括一个协议鉴别器。第二字节包含消息类型。在分配命令消息中的信息要素从第三字节开始。信息要素包括通道描述要素，时间偏置信息要素，发射功率电平要素，通道类型使用要素和密码信息要素。这些信息要素可以占据多个字节。对于本发明的用途来说，相关的信息要素是通道描述要素。

通道描述要素包括通道号，通道类型和时隙信息，用来描述移动单元被分配的通道。通道描述要素也包含配对事务标识符(CPTI)和移动与移动标志(MMF)。MMF被用来指明将被包含在移动与移动连接中的移动单元。这一区域存在于数字卫星系统信令协议中，引入于此作为参考。CPTI告诉移动单元由其它移动单元所用的TI值，以便识别事务。因此，用于始发站的CPTI将包括用于受呼终端的TI值。同样，用于受呼终端的CPTI将包括用于始发终端的TI值。

现参考图8，在此示出说明分配，同步，和释放事务标识符的流程图。当一个呼叫建立程序被启动时(方框100)，一个TI被分配(方框102)。在启动时，同样类型的另一件事务可能已经在此移动站中动作。在移动-始发呼叫建立程序的情况下，一个TI被分配到相应于协议鉴别器的事务。对于移动-终接呼叫建立程序，移动单元接收并接受由网络分配的TI。在呼叫建立程序期间，移动单元接收一个分配命令，其中包含移动与移动标志和一个配对事务标识符(方框104)、移动单元存贮配对的TI，供后继的信令程序使用(方框106)。结果，在两个移动单元之间建立了一个单跳连接(方框108)。一旦一个单跳连接被建立，移动单元继续交换信令消息。当一个移动站在一个单跳连接期间接收到发送带有TI的层3信号消息的请求时(方框110)，在发送消息以前(方框134)，CPTI被插入到输出消息的TI值区(方框112)。当一个移动单元在单跳连接期间接收到层3信令消息时，查看协议鉴别器，以确定适当的由信令消息寻址的层3实体类型(方框116)。对于无线电资源和移动性管理信号消息，此消息被送到适当的层3对象并被处理(方框118)。呼叫控制消息被发送到适当的实体(方框120)。在呼叫控制消息被发送以后，TI被验证(方框122)。如果TI无效，一种差错处理程序被引入(方框124)，此事务被终止和/或消息被丢失。如果TI是有效的，信号消息被处理(方框126)。如果事务正常地被终止或者作为差错处理的结果被终止(方框128)，移动单元释放TI(方框130)并终止此事务(方框132)。如果TI被释放，它被打上可用的标记。

本发明的信令方法导致由两个移动单元所用的事务标识符的同步被包括在一个单跳连接中。因为移动单元可以在单跳连接期间识别从其它单元接收到的信令消息，并把它们正确地派送到合适的内部单元或处理。这样就能够支持相同类型的多件事务。因此，本发明的信令方法能够支持多件事务供辅助服务，短消息服务和单跳连接期间的呼叫控制(例如会谈)。

当然，本发明可用与在此提出的不同的专门方法来实现而不偏离本发明的精神和主要特征。因而，本实施方案无论从那方面看，都是作为说明而不是限制来考虑的，所有来自所附的权利要求的意义和等效的范围内的改变都认为是包含在内的。

Claims (20)

1.一种用于同步在数字通信系统中由第一和第二移动无线电通信单元为识别移动单元与移动单元连接所用的事务标识符的信令方法，所述的信令方法包括：

a)在每个移动单元上接收包括配对事务标识符的信令消息，其中包含由其它移动单元所用的事务标识符；

b)将相应的配对事务标识符存贮在每个移动单元中；和

c)在每个输出信令消息中具有在所述的移动与移动连接期间由所述的第一或第二移动单元发送到所述的第一或第二移动单元中另一个的事务标识符，将在产生所述的输出信令消息的移动单元中存贮的配对事务标识符替换在所述的输出信令消息中所述的事务标识符。

2.依据权利要求1的信令方法，还包括以下步骤：将一个始发移动单元连到一个网站，分配第一事务标识符用以识别始发移动单元与所述的网络的连接，将一个终接移动单元连到所述的网站，并分配第二事务标识符以识别终接移动单元与所述的网站的连接。

3.依据权利要求2的信令方法，其中始发移动单元通过启动移动-始发呼叫建立程序连接到所述的网站，和其中所述的网站通过启动移动-终接呼叫建立程序将所述的终接移动单元连到所述的网站。

4.依据权利要求3的信令方法，其中所述的始发移动单元选择所述的第一事务标识符以识别它与所述的网站的连接，和其中所述的网站选择所述的第二事务标识符以识别终接移动单元与所述的网站的连接。

5.依据权利要求2的信令方法，其中所述的网站将所述的信令消息发送到包括所述的配对事务标识符的每个移动单元。

6.依据权利要求5的信令方法，其中包含配对事务标识符的信令消息在呼叫建立程序期间被发送到每个移动单元。

7.依据权利要求6的信令方法，其中配对事务标识符是作为一个分配命令消息的部分被发送的。

8.依据权利要求7的信令方法，其中配对事务标识符包括分配命令消息中一个通道描述要素的部分。

9.一种用于发送和接收用户数据的移动无线电通信设备，包括：

a)用于接收在RF通道上发送的信令消息的装置，信令消息包括配对事务标识符，包含由另一个移动无线电通信设备为识别连接所用的事务标识符；

b)用于存贮所述的配对事务标识符的装置；和

c)用于发送信令消息到所述的其它移动无线电通信设备的装置，其中所述的由所述的移动无线电通信设备发送到所述的其它移动无线电通信设备的信令消息包括所述的配对事务标识符。

10.一种用于同步在数字通信系统中由一个始发移动无线电通信单元和一个终接移动无线电通信单元为识别移动单元与移动单元的连接所用的事务标识符的信令方法，所述的信令方法包括：

d)建立网络和每个移动单元之间的连接；

e)分配由每个移动单元用来识别连接所用的事务标识符；

f)在网站确定由每个移动单元所用的事务标识符；

g)将信令消息从网站发送到所述的移动单元，所述的信令消息包含配对事务标识符，它对应于由其它移动单元所用的事务标识符值；

h)在每个移动单元接收包含所述的配对事务标识符的相应的信令消息；

i)将相应的配对事务标识符存贮在每个移动单元中；和

j)在每个输出信令消息中，具有在所述的移动单元与移动单元连接期间由所述的始发或终接移动单元发送到所述的始发或终接移动单元中另一个的事务标识符，将存贮在产生所述的输出信令消息的移动单元中的配对事务标识符替换在所述的输出信令消息中的所述的事务标识符。

11.依据权利要求10的信令方法，其中始发移动单元通过启动移动-始发呼叫建立程序连接到所述的网站，和其中所述的网站通过启动移动-终接呼叫建立程序将所述的终接移动单元连到所述的网站。

12.依据权利要求11的信令方法，其中所述的始发移动单元选择第一事务标识符来识别它与所述的网站的连接，和其中所述的网站选择第二事务标识符来识别终接移动单元与所述的网站的连接。

13.依据权利要求10的信令方法，其中包含配对事务标识符的信令消息在呼叫建立程序期间被发送到每个移动单元。

14.依据权利要求13的信令方法，其中配对事务标识符作为一个分配命令消息的部分被发送。

15.依据权利要求14的信令方法，其中配对事务标识符包括分配命令消息中一个通道描述要素的部分。

16.一种包括一个网站和许多移动站的移动卫星通信系统，所述的移动卫星通信系统还包括：

a)用于在两个所述的移动站之间建立单跳连接的装置，其中每个所述的移动站使用分开的事务标识符来识别属于所述的连接的信令消息；

b)并入所述的网站确定由每个移动站用来识别连接所用的事务标识符的装置；

c)用于将包括配对事务标识符的信令消息从所述的网站发送到每个所述的移动站的装置，配对事务标识符包含由其它移动站为识别连接所用的事务标识符；

d)并入每个所述的移动站用于存贮由所述的网站接收到的所述的配对事务标识符的装置；和

e)并入所述的移动站，用于在所述的单跳连接期间将信令消息发送到其它移动站的装置，所述的信令装置能够在单跳连接期间将所述的配对事务标识符插入发送到其它移动站的信令消息中。

17.一种用于同步由从事移动单元与移动单元连接的第一和第二移动无线电通信单元所用的事务标识符的信令方法，所述的信令方法包括：

k)将第一事务标识符存贮在所述的第一移动单元中，其中所述的第一事务标识符被所述的第一移动单元用来识别来自所述的第二移动单元的输入信令消息；

l)将配对事务标识符存贮在所述的第一移动单元中，其中存贮在所述的第一移动单元中的所述的配对事务标识符相应于由所述的第二移动单元所用的事务标识符；

m)将信令消息从所述的第一移动单元发送到所述的第二移动单元；和

n)将所述的配对事务标识符插入到所述的信令消息中；

o)根据对所述的配对事务标识符的查看，在所述的第二移动单元上识别所述的输入信令消息。

18.依据权利要求17的信令方法，还包括在呼叫建立程序期间在所述的第一移动单元上接收来自一个网站的所述的配对事务标识符。

19.一种用于同步由从事移动单元与移动单元连接的第一和第二移动无线电通信单元所用的事务标识符的信令方法，所述的信令方法包括：

p)将第一事务标识符存贮在每个所述的移动单元中，其中所述的事务标识符由所述的相应的移动单元用来识别输入信令消息；

q)将配对事务标识符存贮在每个所述的移动单元中，其中存贮在所述的第一或第二移动单元中的配对事务标识符相应于存贮在所述的第一或第二移动单元中的另一个的事务标识符；

r)从所述的第一或第二移动单元中的一个，称为发送移动单元，发送信号消息到所述的第一或第二移动单元中另一个，称为接收移动单元；

s)在发送移动单元上，将相应的配对事务标识符插入所述的信令消息中；

t)在接收移动单元，将包含在所述的信令消息中的配对事务标识符与存贮在所述的接收移动单元中的事务标识符作比较；和

u)根据所述的比较的结果处理所述的信令消息。

20.依据权利要求19的信令方法，还包括在所述的第一移动单元在呼叫建立程序期间接收来自一个网站的所述的配对事务标识符。

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