CN1111981C - 具有基于atm连接方案的移动通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种移动通信系统，引入了ATM、AAL2和IMA技术，从而有效传输高速信息和具有各种特性的多媒体业务，在有限传输链路或传输带上增加传输效率。用于移动通信系统的ATM信元处理设备包括：ATM接口，用于接收在多个物理链路上分散传输或分布的ATM信元，并且将所接收的ATM信元恢复成一个ATM信元流；AAL2(ATM适配层2)信元处理器，用于按照在建立呼叫期间提供的路由信息，交换在ATM信元流中每个ATM信元内被多路复用的至少一个AAL2分组，按照ATM连接多路复用所述交换的AAL2分组，并且创建一内部ATM信元，该内部ATM信元具有与所接收的ATM信元相同的格式；和ATM交换机，用于按照路由信息交换所述内部ATM信元。

Description

具有基于ATM连接方案的移动通信系统
                             发明背景
1.发明领域
本发明一般涉及移动通信系统的连接方案，并且特别涉及具有执行在基站的控制器和收发信机子系统之间、以及基站和移动交换中心之间的基于ATM连接的方案的移动通信系统。
2.相关技术的描述
典型的移动通信系统包括：移动交换中心(MSC)、通过线连接到MSC的基站(BS)、用无线连接到BS的移动终端或台(MT)。基站包括：基站控制器(BSC)和基站收发信机子系统(BTS)。
在传统的移动通信系统中，移动交换中心和基站控制器之间的连接以及基站控制器和基站收发信机子系统之间的连接采样同步传输模式(STM)或无连接分组传输模式。因此，当使用多个物理链路将移动交换中心连接到基站控制器、或将基站控制器连接到基站收发信机子系统时，可能发生业务变得只集中在一个物理链路上的情况，从而降低整个系统的使用效率。
此外，在STM系统中，每个信道带(即，时隙)被分配给一特定源用于传输业务。因此，当该源没有要传输的业务时，相应信道保持空，并且所述空信道不能由其它源使用。这降低了业务传输效率。
在不久的将来，移动通信系统将提供包括话音、数据和图像信息的多媒体业务服务。话音、数据和图像信息对于数据损失和传输延迟具有不同的QoS(Quality of Service，服务质量)状况，使得必须按照QoS要求处理业务。例如，对于话音传输，较小的数据丢失不严重影响服务质量，但是当发生传输延迟时，影响严重。相反，对于数据传输，传输延迟不严重影响服务质量，但是对数据丢失的影响很敏感。然而，在STM或无连接分组传输模式移动通信系统中，不容易按照媒体类型或业务类型管理服务质量，这样，不可能对各媒体均提供最优服务质量。
                             发明简述
因此，本发明的一个目的是增加移动通信系统中物理链路的利用效率。
本发明的另一个目的是增加移动通信系统中业务的传输效率。
本发明的还一个目的是使得能够进行移动通信系统中的多媒体业务服务。
为了实现这些和其它目的，按照本发明实施例的移动通信系统引入了ATM(Asychronous Transfer Mode，异步传输模式)技术，以便有效传输高速信息和具有各种特性的多媒体业务。此外，移动通信系统引入了AAL2(ATM适配层2)和IMA(Inverse Multiplexing for ATM，用于ATM的反多路复用)技术，以便当使用有限传输链路或传输带时增加传输效率。在ATM中，使用具有固定大小称其为“信元(cell)”的信息单元。
按照本发明的第一方面，应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备包括：ATM接口，用于接收在多个物理链路上分散传输或分布的ATM信元，并且将所接收的ATM信元恢复成一个ATM信元流；AAL2信元处理器，用于按照在建立呼叫期间提供的路由信息，交换在ATM信元流中的每个ATM信元内被多路复用的至少一个AAL2分组，按照ATM连接多路复用所述交换的AAL2分组，并且创建一内部ATM信元，该内部ATM信元具有与所述接收的ATM信元相同的格式；和ATM交换机，用于按照所述路由信息交换所述内部ATM信元。
ATM接口包括：多个物理链路，用于接收所述分散传输或分布的ATM信元；和IMA(用于ATM的反多路复用)处理器，用于对接收的ATM信元进行IMA处理，以将所述IMA处理的ATM信元恢复成所述ATM信元流。
AAL2信元处理器包括：ATM接口，用于按照所述路由信息对所述接收的ATM信元进行ATM层处理，并且输出进行ATM层处理的接收的ATM信元作为一输入AAL2信元；AAL2同步器，用于通过基于分组单元检测包括在输入AAL2信元中的AAL2分组的起始点，同步每个AAL2分组；AAL2交换器，用于按照所述路由信息，交换所述同步的AAL2分组；AAL2格式器(formatter)，用于按照虚拟信道，多路复用所述交换的AAL2分组，并且产生输出AAL2信元，该输出AAL2信元具有与输入AAL2信元相同的格式；CID(Channel Identifier，信道标识符)改变器，连接在AAL2同步器和AAL2交换器之间，用于通过使用所述信元路由信息，确定在将由AAL2交换器交换的分组中，是否有要被同时交换到相同ATM连接的分组，并且当有所述分组时，改变所述分组的CID，使得所述分组的CID彼此不相同；和内部ATM信元格式器，用于将ATM信元首标和路由标记附加到所述输出AAL2信元上，并且产生内部ATM信元。
按照本发明的第二方面，应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备包括：ATM交换机，用于按照路由信息，交换输入ATM信元流；ATM接口，具有多个物理链路，用于分散传输或分布传输的ATM信元流到所述物理链路，并且将经过所述物理链路分布接收的ATM信元流进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为一个ATM信元流；和AAL2信元处理器，用于通过第一路径直接输出由所述ATM交换机交换的ATM信元流，通过第二路径接收恢复的ATM信元流，按照在建立呼叫期间提供的路由信息，交换在所述接收的ATM信元流中每个ATM信元内多路复用的至少一个AAL2分组，按照ATM连接多路复用所述交换的AAL2分组，并且创建具有适于ATM切换器切换的格式的内部ATM信元。
按照本发明的第三方面，在移动通信系统中的基站收发信机子系统包括：RF(射频)处理器，可无线连接到移动终端，用于处理传输到所述移动终端和从所述移动终端接收的信息；转换器，用于将从所述RF处理器接收的信息转换成ATM信元流，并且将输入的ATM信元流转换成适于RF处理器处理的格式；ATM交换机，用于按照路由信息，交换由所述转换器转换的ATM信元流；AAL2信元处理器，用于通过第一路径(从ATM交换机172通过AAL2信元处理器到ATM接口(I/F)190)直接输出由ATM交换机交换的ATM信元流，按照在建立呼叫期间提供的路由信息，交换在通过第二路径接收的ATM信元流中每个ATM信元内多路复用的至少一个AAL2分组，按照ATM连接多路复用所述交换的AAL2分组，并且创建具有适于ATM交换机交换的格式的内部ATM信元；ATM接口，具有多个物理链路，用于对通过所述第一路径输出的ATM信元流进行IMA处理，以将所述ATM信元流分散传输或分布到多个物理链路，并且对通过所述物理链路接收的ATM信元进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为一个ATM信元流，并且通过所述第二路径输出所述ATM信元流。
按照本发明的第四方面，移动通信系统包括基站和通过线路连接到基站的移动交换中心，该基站具有一收发信机和一控制器，并与移动终端无线连接。
所述基站收发信机包含：RF处理器，用于处理传输到所述移动终端和从所述移动终端接收的信息；转换器，用于将从所述RF处理器接收的信息转换格式；
CID改变器，连接在所述AAL2同步器和所述AAL2交换器之间，用于通过使用所述信元路由信息，确定在将由所述AAL2交换器交换的分组中，是否有同时交换到相同ATM连接的分组，并且当有所述分组时，改变所述分组的CID，使得所述分组的CID彼此不相同；和
内部ATM信元格式器，用于将ATM信元首标和路由标记附加到所述输出AAL2信元上，并且产生相应的内部ATM信元。
10、一种移动通信系统，包含与一移动终端有无线连接的基站和与所述基站通信的移动交换中心，该系统包括：
一基站收发信机，包含：
RF处理器，用于处理传输到所述移动终端和从所述移动终端接收的信息；
转换器，用于将从所述RF处理器接收的信息转换成ATM信元流，并且将输入的ATM信元流转换成由所述RF处理器处理的格式；
第一ATM信元处理器，具有第一路径和第二路径，在所述第一路径中，所述第一ATM信元处理器直接输出由所述转换器转换的输入ATM信元流，在所述第二路径中，所述第一ATM信元处理器在AAL2交换之后多路复用输入ATM信元流，并且在ATM交换之后输出所述多路复用的ATM信元流到所述转换器；和
第一ATM接口，具有多个第一物理链路，用于对通过所述第一路径输出的ATM信元流进行IMA处理，以将所述ATM信元流传输到所述第一物理链路，并且对经所述第一物理链路接收的ATM信元进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为一个ATM信元流，并且通过所述第二路径输出所述ATM信元流；
一基站控制器，包含：
第二ATM接口，具有多个第二物理链路，可通过所述第二物理链路连接到所述第一ATM接口；
第二ATM信元处理器，具有第一路径和第二路径，在所述第一路径中，所述第二ATM信元处理器直接输出在所述第二ATM接口接收的ATM信元流，在所述第二路径中，所述第二ATM信元处理器在AAL2交换之后多路复用对于每个ATM信元的输入ATM信元流，并且在ATM交换之后输出通过所述第三ATM信元处理器的第二路径输出所述恢复的ATM信元流。
附图简述
从下列参照附图的详细描述中，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更清楚，其中：
图1是按照本发明实施例的具有基于ATM的连接方案的移动通信系统的方框图；
图2A和2B是图1所示的ATM信元处理器的详细方框图；
图3是图2A和2B所示的AAL2接口使用的AAL2 CPS-PDU(CommonPart convergence Sublayer-Protocol Data Unit，公共部分汇聚子层协议数据单元)格式图；
图4是按照本发明实施例的具有CID分配功能的图2A和2B的处理器方框图；
图5A和5B是按照本发明实施例的图2A和2B的查表存储器图；
图6是按照本发明实施例由图2A和2B的ATM接口处理的AAL2分组的图；
图7是按照本发明实施例由图2A和2B的AAL2同步器和CID改变器处理的AAL2分组的图；
图8A和8B是按照本发明实施例由图2A和2B的AAL2交换器处理的AAL2分组的图；
图9是按照本发明实施例由图2A和2B的AAL2格式器处理的AAL2分组的图；
图10是按照本发明实施例由图2A和2B的IATM格式器处理的内部ATM(IATM)信元的图；
图11A和11B是按照本发明实施例由图2A和2B的ATM交换处理的IATM信元的交换图；
图12是按照本发明实施例图2A和2B的ATM(IMA)接口的详细方框图；和
图13是解释按照本发明实施例的系统的各种示例应用的方框图。
                    优选实施例的详细描述
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在下列描述中，公知的功能或结构不再详细描述，因为它们不必要的细节容易对本发明造成模糊。
在按照本发明实施例的移动通信系统中，按照ATM(异步传输模式)技术而不是STM或无连接分组传输模式技术进行移动交换中心和基站控制器之间的连接，或基站控制器和集中收发信机子系统之间的连接。尽管下面将参照移动通信系统描述本发明，但也能够将本发明应用到每个采用IMA(用于ATM的反多路复用)和AAL2技术的基于ATM的通信系统。
本发明有下列特征。第一，本发明通过采用IMA技术均匀地将业务分散到多个物理链路，从而增加了物理链路的利用效率。第二，由于本发明使用ATM技术，信道带(虚拟连接)不固定给特定的源。因此，具有传输业务的任何源能够通过一可用信道带传输业务，从而增加了业务流的传输效率。第三，本发明通过使用AAL2(ATM适配层2)技术，在物理链路上设定ATM虚拟连接，并且在设定的物理链路上传输业务。在ATM中，使用具有固定大小称之为“信元”的信息单元。因此，当要传输的信道业务的大小比信元的净荷小时，能够通过多路复用传输多于一个的业务信道。相应地，只要有要传输的信道业务，则不用部分空的净荷传输一信元，于是增加了传输效率。第四，通过采用ATM技术，本发明能够按照ATM要求控制服务质量(丢失和延迟)。即，当每个服务需要不同的质量时，能够通过设定适于服务质量的ATM连接来满足需要的服务质量。
图1示出了本发明实施例具有基于ATM的连接方案的移动通信系统。该移动通信系统包括：基站收发信机子系统(BTS)100；基站控制器(BSC)200；和移动交换中心(MSC)300。更具体地说，BTS 100、BSC 200和MSC 300分别具有ATM信元处理器170、250和350。BTS 100包括用于与BSC 200连接的ATM接口(I/F)190；BSC 200包括用于与BTS 100连接的ATM接口230和与MSC 300连接的ATM接口270；以及MSC 300包括用于与BSC 200连接的ATM接口330。此外，MSC 300包括用于与另一MSC或另一网络(例如，ATM或STM)ATM连接的ATM接口370。在BSC 200中的ATM接口230还能连接到多个BTS。
参照图1，BTS 100包括：BTS主处理器(BTP)110；RF(射频)处理器130；RF-ATM转换器150；ATM信元处理器170和ATM接口190。BTP 110控制BTS 100的整体操作。RF处理器130与移动终端(MT)10-12交换无线信息，用于与移动终端10-12无线连接(或接入)。RF处理器130包括：天线；双工器；接收器；发送器和基带处理器。RF-ATM转换器150将从移动终端10-12接收的无线信息转换成适合于固定网络格式的信息，并且将从固定网络接收的信息转换成适合于无线电网络的格式。在本发明的实施例中，RF-ATM转换器150对从移动终端10-12接收的无线业务执行ATM适配层处理和多路复用，然后将处理的无线电业务转换成适于ATM网络的ATM信元。ATM适配层处理对分组的无线信息执行汇聚处理，将被汇聚处理的分组信息重新组合成多个信元，并且在每个信元的头部插入一首标创建一信息字段。ATM适配层处理对应于AAL2处理。与此不同，AAL5处理只在每个信元的末端附加尾标。首标插入由ATM适配层处理创建的每个信息字段中，由此创建ATM信元。为了将从固定网络接收的信息转换成适于无线电网络的格式，RF-ATM转换器150执行反向操作。
图2A和2B示出了分别包括在BTS 100和BSC 200中的ATM信元处理器170和250。更具体地说，图2A示出了在BTS 100中ATM信元处理器170的详细结构及其与ATM接口190的连接，并且图2B示出了在BSC 200中ATM信元处理器250的详细结构及其与ATM接口230的连接。尽管没有单独示出，在MSC 300中的ATM信元处理器350最好与ATM信元处理器170和250具有相同的结构和操作。
参照图2A，执行ATM&AAL2路由和交换以及AAL2多路复用的ATM信元处理器170包括：ATM交换机172和AAL2信元处理器180。ATM交换机172从RF-ATM转换器150接收ATM信元，按照从处理器BTP 110提供交换信息，为接收的ATM信元确定路由路径，然后按照确定的路由路径交换ATM信元。在建立呼叫期间从上层处理器BTP 110接收交换信息，并且存储在ATM交换机172的路由表中直到呼叫被释放。从处理器110通过控制总线向ATM交换机172提供要存储在其路由表中的交换信息，并且ATM交换机172将ATM信元交换到按照在路由表中存储的交换信息确定的路由路径。存储在ATM交换机172的路由表中的交换信息包括：输出虚拟路径标识符(VPI)；输出虚拟信道标识符(VCI)和输出信道号，通过分析输入ATM信元的VPI/VCI，并且使用交换信息来确定路由路径。在建立呼叫期间，从处理器110接收存储在ATM交换机172的路由表中的交换信息、和用于AAL2信元处理器180的CID(Channel Identifider，信道标识符)改变和AAL2交换操作的信息，并且存储在AAL2信元处理器180的查表存储器183中；该信息示于图5A和5B的例中，并且使用该信息直到释放呼叫。在由ATM交换机172交换的ATM信元(ATM信元流)中，多个AAL2分组被多路复用。这种ATM信元流具有图3所示的结构，并且应用于具有图12所示的结构的ATM接口190。
图12示出了分别包括在BTS 100和BSC 200中的ATM接口190和230的详细结构。尽没有单独示出，应注意，BSC 200中的ATM接口270和MSC300中的ATM接口330和370最好具有相同的结构。
参照图12，执行IMA功能和ATM物理层功能的ATM接口190包括：IMA处理器195和多个物理链路191-193。IMA处理器195接收ATM信元流，并且将在接收的ATM信元流中多路复用的AAL2分组(或ATM信元)分散到各物理链路。即，IMA处理器195顺序地将ATM信元流分散到N个物理链路PHY_LINK_#1到PHY_LINK_#N。例如，如果ATM信元流由ATM信元CELL#1到CELL#N构成，则IMA处理器195在第一物理链路191上传输CELL#1，在第二物理链路192上传输CELL#2，并且在第N物理链路193上传输CELL#N。物理链路可以是T1中继线(1.544Mbps)、E1中继线(2.048Mbps)、DS3中继线(45Mbps)和E3中继线(34Mbps)。在本发明的实施例中，物理链路采用8条E1中继线。
由IMA处理器195在第一到第N物理链路191-193上分散传输的ATM信元流的各信元经物理链路231-233输入到BSC 200的ATM接口230中的IMA处理器235。然后IMA处理器235恢复原始ATM信元流，该原始ATM信元流在格式上与BTS 100中的IMA处理器195的输入ATM信元流相同。即，IMA处理器235将分散的ATM信元恢复成ATM信元流。恢复的ATM信元流输入到BSC 200中的ATM信元处理器250。
对于ATM信元流恢复方法的更多信息，请参见1997年7月，ATM研讨会技术委员会，AF-PHY-0086.000“ATM(IMA)反多路复用规范1.0版本(Inverse Multiplexing for ATM(IMA)Speicification Version 1.0)”。
参照图2B，BSC 200中的ATM信元处理器250包括：ATM交换机252和AAL2信元处理器260，并且与图2A的ATM信元处理器170执行相同的操作。AAL2信元处理器260包括：ATM接口261；AAL2同步器262；查表存储器263；CID改变器264；AAL2交换器266；AAL2格式器267和内部ATM(IATM)格式器268。通过AAL2信元处理器260对由多个ATM信元(AAL2分组)多路复用成的ATM信元流执行AAL2处理，增加了传输带宽的效率以及防止了传输延迟。由于BSC 200的ATM信元处理器250以与BTS100的ATM信元处理器170相同的方式，对由IMA处理器230恢复的ATM信元流执行AAL2处理，因此，下面将用参照图2A对BTS 100的ATM信元处理器170的描述来取代对ATM信元处理器250的详细操作描述。
参照图2A，在第一路径上，AAL2信元处理器180直接将由ATM交换机172交换的ATM信元流传输给ATM接口190。然而，在第二路径上，AAL2信元处理器180被提供在由BSC 200的ATM接口230分散之后由ATM信元接口190恢复的ATM信元流。第二路径是从ATM接口190通过AAL2信元处理器到ATM交换机172。AAL2信元处理器180包括：ATM接口181；AAL2同步器182；查表存储器183；CID改变器184；AAL2交换器186；AAL2格式器187和IATM格式器188。ATM接口181对在物理层处理之后接收的ATM信元执行ATM层处理，并且输出具有图3所示的格式的处理的AAL2 CPS-PDU(下面称为AAL2信元)到AAL2同步器182。
物理层处理功能系指这样的功能：从由传输介质(例如，光纤或同轴电缆)传输的光束或电波提取比特流；从中检测有效样本；并且输出ATM信元。ATM层处理功能系指这样的功能：多路复用/多路分解ATM信元；执行信元路由(包括虚拟路径(VP)路由和虚拟信道(VC)路由)；创建/删除信元首标；识别/提取区分优先顺序/未区分优先顺序的信元；控制一般流量；处理信令VC；和执行OAM(Operation，Administration and Maintenance，操作、管理和维护)功能。由于物理层处理功能和ATM层处理功能对本领域技术人员是公知的，并且不直接涉及本发明的操作，此处免除了对这些功能的详细描述。然而，在此，ATM层处理将限于下列操作：通过该操作，ATM接口181按照ATM虚拟电路和基于ATM信元首标的虚拟路径连接，执行多路分解接收的ATM信元的信元路由操作，并且输出产生的AAL2信元。在信元路由期间，ATM接口181由处理器(BTP)110控制。处理器(BTP)110通过控制总线(未示出)连接到ATM接口181和IATM格式器188，向它们提供用于信元路由的VPI/VCI信息，从而执行VPI/VCI转换。
AAL2同步器182接收由ATM接口181处理的AAL2信元。输入到AAL2同步器182的AAL2信元是图3的ATM信元，从此信元中删除ATM信元首标，即AAL2 CPS-PDU。AAL2信元的用户信息字段“信息(INFORMATION)”包括至少一个AAL2分组首标(即，AAL2 CPS分组首标)和净荷CPS-INFO。用户信息字段可包括至少一个AAL2分组，即，一个或多个AAL2分组首标及它们的相关净荷。例如，在AAL2信元的用户信息字段中，实时话音数据和具有短长度的其它数据可被多路复用为多个分组。AAL2同步器182执行检测在ATM虚拟电路的每个AAL2信元中多路复用的一个或多个AAL2分组的起始点的AAL2同步功能。通过该AAL2同步功能，对于每个ATM虚拟电路基于分组单元执行下面的CID改变操作和AAL2交换操作。通过使用在AAL2 CPS-PDU首标中包括的偏移字段OSF和在AAL2分组首标中包括的长度指示符LI，执行AAL2同步功能。通过使用OSF检测第一AAL2分组的起始点，并且可使用LI检测每个随后的AAL2分组的起始点，这是因为能够根据包括在先前AAL2分组首标中的U来计算AAL2分组的长度。
图3示出了ITU-T建议I.363.2(D)定义的AAL2 CPS-PDU格式，其输入到图2A的AAL2同步器182。
参照图3，AAL2 CPS-PDU(即，AAL2信元)由1个字节(8比特)的CPS-PDU首标、用户信息和一填充(pad)构成。CPS-PDU首标(下面，称为AAL2信元首标)由6比特OSF、1比特SN(Suquence Number，序列号)字段和1比特P(Parity，奇偶校验)字段构成。OSF(Offset Field，偏移字段)，即有关AAL2 CPS分组净荷CPS-INFO的起始点的信息，指示OSF和CPS分组净荷之间的间隔。SN指示CPS-PDU的序列号，并且根据模2确定。P指示一奇偶校验，并且最好使用奇校验。
用户信息由24比特(3个字节)AAL2 CPS分组首标(以下，称为AAL2分组首标)和45/64字节净荷CPS-INFO构成。AAL2分组首标由8比特CID、6比特LI、5比特UUI(User-to-User Information，用户对用户信息)、和5比特HEC(Header Error Control，首标差错控制)构成。在此，CID(信道标识)字段具有标识AAL2分组信道的唯一号码。CID由将在后面描述的CID分配部分分配，并且被使用直到AAL2信道被释放。LI(Length In dicator，长度标识符)指示CPS分组净荷的长度，并且可指示最大45或64字节的长度，因为CPS分组净荷可包括最大45或64字节的信息。CPS用户之间的通信使用UUI。检测CPS分组首标中产生的差错时使用HEC。CPS分组净荷CPS-INFO是用于承载短长度的实时信息诸如话音数据的字段，并且可通过多路复用承载多个分组。在此，CPS-INFO可承载具有最大45或64字节长度的分组。尽管为了简单图3示出了包括一个AAL2分组的用户信息字段，用户信息字段可包括多个AAL2分组。
图3所示的AAL2 CPS-PDU格式是接收的ATM信元经受ATM接口181的物理层处理和ATM层处理之后、输入到AAL2同步器182的AAL2信元格式。AAL2信元在由AAL2同步器182进行同步处理之后输入到CID改变器184。由于下列原因需要CID改变器。由CID分配部分按照ATM虚拟电路(VC)分配CID值，该CID值是用于每个AAL2信道的唯一号码。CID用来标识在单个VC内多路复用的信道。然而，在由AAL2交换器126进行交换操作之后，这些分配的CID之间可能发生冲突，因为AAL2交换器利用将多于一个虚拟电路VC映射到另一个虚拟电路而进行工作。因此，需要CID改变功能，以便防止冲突。更具体地说，当通过不同ATM虚拟电路VC传输的AAL2分组被AAL2交换、然后传输到同一个单个ATM虚拟电路VC时，它们的CID值可能彼此相同。由于当在单个ATM虚拟电路VC上有多个相同的CID值时，无法识别AAL2分组，必须改变同时输出到同一ATM虚拟电路VC的AAL2分组的CID值，从而使CID值彼此为唯一的。在此，使用术语“ATM虚拟电路”，但是原理可应用到任何ATM连接，包括虚拟路径VP以及ATM信元在其上传输的虚拟信道VC。在下列描述中，为了便于解释，ATM连接将只限于虚拟信道VC。
查表存储器183存储用于ATM交换的路由标记(PT)、CID路由信息和信元路由(VCI)信息。如图5A和5B所示。上述与路由相关的信息由处理器110在建立呼叫期间与另一方执行信令过程之后提供。
CID改变器184从存储在查表存储器183中的CID值判断是否必须改变AAL2分组的CID值，并且，当必要时，改变AAL2分组的CID值。即，当要同时输出到同一VC的AAL2分组在AAL2分组建立期间被分配相同的CID时，CID改变器184改变AAL2分组的CID值，以便AAL2分组的CID值彼此之间不相同。例如，当第一和第二VC的AAL2分组用相同的CID输入，并且它们要在某单个VC上输出时，第一VC的AAL2分组的CID可改变到一新的CID，该新CID不在另一VC的AAL2分组中使用。除了改变第一VC的AAL2分组的CID之外，也有可改变第二VC的AAL2分组的CID的方法。使用此时改变的CID，直到释放AAL2分组。
处理器110控制BTS 100的整体操作。在一个实施例中，处理器110控制ATM交换机172、AAL2信元处理器180和ATM接口190的操作。更具体地说，处理器110执行分配要用于ATM虚拟电路的VPI/VCI值的功能，即执行信元路由控制。为了执行VPC/VCI值分配功能，处理器110在建立呼叫期间通过与另一方的信令，被提供信元路由(VPI/VCI)信息，并且按照信元路由信息控制ATM接口181和IATM格式器188。此外，处理器110还执行ATM信元复制功能和AAL2分组复制功能。为了执行ATM信元复制功能，处理器110向IATM格式器188提供信元复制所需的路由标记信息和ATM信元首标信息，并且ATM交换机172基于该信息执行交换操作。ATM信元复制功能还可通过使处理器110直接控制ATM交换机172而执行。AAL2分组复制功能通过使处理器110控制AAL2交换器186而执行。此外，处理器110执行分配识别每个AAL2分组的CID的功能，并且图4示出了执行CID分配功能的处理器110的结构。
参照图4，处理器110包括CID分配控制器412和CID缓冲器414，并且通过与另一方的AAL2信令为每个AAL2分组分配CID。CID缓冲器414存储多个空闲CID。一旦接收到AAL2信道(分组)建立请求，CID分配控制器412产生读信号READ，并且读出存储在CID缓冲器414前端中的CID，以将读出的CID作为CID分配给AAL2信道(分组)。在分配CID到AAL2分组的同时，CID分配控制器412产生写信号WRITE，以将释放的AAL2信道的CID写入CID缓冲器414的后端。即，CID缓冲器414存储空闲CID用于分配，并且一旦接收到AAL2信道建立请求，CID分配控制器412基于FIFO(先进先出)读出存储在CID缓冲器414中的CID，分配读出的CID，然后基于FIFO在CID缓冲器414中写入释放的CID。
回到图2A，AAL2交换器186在处理器110的控制下，在AAL2分组单元的基础上执行交换功能。此外，AAL2分组186可基于AAL2分组单元执行复制功能。在此，复制功能系指同时输出特定的AAL2分组到几个ATMVC。对于该复制功能，必须使用CID，以单独标识要被复制的分组。由于有关要复制的分组使用的CID信息也可存储在查表存储器183中，因此，AAL2交换器186通过使用存储在查表存储器183中的信息来确定要复制的分组所使用的CID，并且执行用于由确定的CID指示的AAL2分组的复制功能。
AAL2格式器187组合由AAL2交换器186交换的AAL2中要多路复用到同一ATM VC的AAL2分组，以产生AAL2 CPS-PDU(即，AAL2信元)。即，AAL2格式器187多路复用AAL2分组，产生具有与从AAL2同步器182接收的AAL2信元相同格式的AAL2，并且输出产生的AAL2信元到IATM格式器188。
通过控制总线连接到处理器110的IATM格式器188，将多路复用了多个AAL2分组的AAL2信元转换成在系统中使用的内部ATM信元。在此，产生内部ATM信元的操作系指在内部ATM信元的头部增加路由标记和ATM信元首标用于使能ATM交换。路由标记和ATM信元首标的信息从处理器110提供。
ATM交换机172交换由IATM格式器188产生的内部ATM信元。ATM交换机172采用一般的ATM交换机。
在ATM信元处理器170内部的AAL2信元处理器180具有图2A所示的结构，并且执行上述的AAL2处理功能。现在将描述本发明实施例的设备执行的AAL2处理操作。图5A到11B是解释本发明优选实施例的AAL2处理操作和其相关ATM交换操作的图
图5A和5B示出了本发明优选实施例的执行操作的路由表结构。这些路由表可在图2A的查表存储器183中实现。
更具体地说，图5A示出了按照处理当前小信元(即，AAL2分组)的时间的路由表，并且图5B示出了按照处理下一个小信元的时间的路由表。在路由表中，分别指示输入和输出虚拟信道标识符的VCII和VCIO从处理器110提供给AAL2交换器。分别指示AAL2输入和输出分组号的CIDI和CIDO从处理器110提供给CID改变器184。分别指示ATM交换机172的ATM信元输入和输出端口的PT1和PTO在处理器110的控制下，提供给IATM格式器188。
现在，假定ATM信元已经输入到ATM信元处理器180，然后ATM接口181对输入的ATM信元执行ATM层处理，并且输出处理过的结果ATM信元。如图6所示，该ATM信元包括一AAL2 CPS-PDU，其中多个AAL2分组被多路复用。在图6中，“H”表示图3所示的ATM信元首标，加斜线的块表示CPS-PDU首标，加格形线的块表示AAL2分组首标，并且加圆圈的数字1到8表示AAL2分组的CID。为了便于解释，图6示出了已经被分配AAL2分组的CID。然而，应注意，当出现AAL2信道建立请求时，基于分组单元分配CID，并且使用该CID直到释放该信道。
在AAL2信元处理器180中的AAL2同步器182从ATM接口181接收图6格式的AAL2信元(AAL2 CPS-PDU)。此时，包括在不同ATM VC的AAL2信元中的AAL2分组彼此之间没同步。因此，AAL2同步器182识别AAL2分组，并且将不同ATM VC的AAL2分组彼此之间同步。接着，CID改变器184接收按照不同的ATM VC同步的信元，并且当必要时基于分组单元改变CID。当改变发生时，从具有CID分配功能的处理器110向CID改变器184提供在信道建立期间从原始CID值改变的新CID值，并且此CID值存储在查表存储器183中，并且保持该值直到释放该信道。
参照图7，在当前时刻t1，VCI＝41 AAL2分组的CID和VCI＝43 AAL2分组的CID均是‘2’，并且在下个时刻t2，VCI＝42 AAL2分组的CID和VCI＝44 AAL2分组的CID均是‘9’。这本身没有什么问题。然而，‘2’VCI＝41 AAL2分组和‘2’VCI＝43 AAL2分组均被映射到同一输出VC，即图5所示的VCIO 83。以相同的方式，‘9’VCI＝42 AAL2分组和‘9’VCI＝44分组均映射到同一输出VC，即图5B所示的VCIO84。因此，对于这种情况和具有相同CID的不同ATM VC的AAL2分组被多路复用到相同的VCI的情况，CID改变器184需要改变CID，以防止CID冲突。例如，CID改变器184在当前时刻t1对VCI＝41 AAL2分组进行CID改变，而在下个时刻t2对VCI＝42 AAL2分组进行CID改变。通过该CID改变操作，VCI＝41AAL2分组的CID在当前时刻t1从‘2’改变到‘3’，而VCI＝42 AAL2分组的CID在下个时刻t2从‘9’改变到‘1’。因此，尽管通过下面的AAL2交换操作，VCI＝41 AAL2分组和VCI＝43 AAL2分组在当前时刻在同一VC中被多路复用，或VCI＝42 AAL2分组和VCI＝44 AAL2分组在下个时刻t2在同一VC中被多路复用，但是，被多路复用的AAL2分组的CID不重叠。这些新改变的CID值从处理器110的CID分配控制器412中提供。
AAL2交换器186对AAL2分组执行图8A和8B所示的交换操作，在该AAL2分组上CID改变功能已经基于分组单元执行。此时，AAL2交换器186使用从处理器110提供的、在图5A和5B所示的路由表中的VCII和VCIO，执行交换操作。
参照图8A，在当前小信元(AAL2分组)时刻t1，AAL2交换器186执行交换，使得VCII＝41分组‘3’输出到VCIO＝83，VCII＝42分组‘7’输出到VCIO＝84，VCII＝43分组‘2’输出到VCIO＝83，并且VCII＝44分组‘5’输出到VCIO＝81。
参照图8B，在下个小信元(AAL2分组)时刻t2，AAL2交换器186执行交换，使得VCII＝41分组‘4’输出到VCIO＝81，VCII＝42分组‘1’输出到VCIO＝84，VCII＝43分组‘6’输出到VCIO＝82，并且VCII＝44分组‘9’输出到VCIO＝84。
由于分组长度不固定，而是可变的，如图3所示，因此，AAL2交换器186难以象ATM交换机172那样以硬件实现。而最好是，AAL交换器186以软件作为分组交换器实现。
AAL2格式器187多路复用AAL2分组，产生图3格式的单个AAL2信元(AAL2 CPS-PDU)，所述AAL2分组由AAL2交换器186交换到同一ATMVC。所产生的AAL2信元示于图9例子中。在此，分组‘8’是先前交换的AAL2分组。
IATM格式器188将从AAL2格式器187输出的AAL2信元转换成图10的格式的IATM信元，该格式是将由ATM交换机172交换的合适的格式。此时，路由标记和ATM信元首标加在每个信元的头部。
ATM交换机172接收由IATM格式器188产生的IATM信元，并且执行图11A和11B所示的交换。此时，ATM交换机172使用从处理器110提供的在图5A和5B所示的路由表上的路由标记信息(PTO值)，执行路由操作。
参照图11A，在当前IATM信元时刻，ATM交换机172执行交换，使得在输入端口#0处的信元输入被输出到输出端口#1，在输入端口#1处的信元输入被输出到输出端口#2，在端口#2处的信元输入被输出到输出端口#3，在输入端口#3处的信元输入被输出到输出端口#0。
参照图11B，在下个IATM信元时刻，ATM交换机172执行交换，使得在输入端口#0处的信元输入被输出到输出端口#0，在输入端口#1处的信元输入被输出到输出端口#3，在输入端口#2处的信元输入被输出到输出端口#1，在输入端口#3处的信元输入被输出到输出端口#2。
一个IATM信元时间对应于多个AAL2分组(小信元，CPS分组)时间。由于AAL2分组大小是可变的，对应于一个IATM信元时间的AAL2分组的数目能够改变。即，尽管IATM信元时间固定，小信元时间根据AAL2分组大小是可变的。
回到图1，分别在BTS 100、BSC 200和MSC 300中的处理器BTP 110、BMP(BSC主处理器)210和MMP(MSC主处理器)310通过彼此交换ATM信元，执行处理器之间的通信(IPC)。BSC 200和MSC 300包括图1所示的应用程序290和390用于执行各种操作。此外，在MSC 300中的ATM接口370也可通过ATM交换机或STM交换机连接到另一MSC或到其它网络。即，图1所示的MSC 300可通过ATM NNI(Network Node Interface，网络节点接口)连接到另一MSC和其它网络。
图13示出了解释本发明实施例的ATM信元处理系统的各种举例应用方框图。
参照图13，该新型的ATM信元处理系统包括：ATM交换机172；AAL2信元处理器180；和ATM(IMA)接口190，如图1所示。各种服务设备可通过接口400连接到ATM交换机172。即，移动终端(MT)10可通过图1的RF处理器130连接到接口400。在此情况下，从移动终端10接收的无线信息在RF处理器100的RF处理之后，接口400将其转换成适于固定网络的格式，并且将从固定网络接收的信息转换成适于无线网络的格式。该操作对应于图1的RF-ATM转换器150的操作。
此外，ATM PABX(Private Automatic Branch Exchange，专用自动小交换机)410和ATM终端420也可连接到接口400。此外，非ATM终端430也可通过ATM适配器432连接到接口400。在此，由于从ATM PABX 410、ATM终端420和非ATM终端430接收的信息具有适于固定网络的格式，即ATM信元格式，因此，接口400可直接向ATM交换机172提供输入ATM信元，而不用单独处理。
如上所述，该新型移动通信系统不仅使用了基本ATM技术，而且使用了AAL2和IMA技术。通过使用ATM技术，经统计的多路复用能够增加传输效率和方便多媒体业务处理。此外，通过使用AAL2技术，能够增加虚拟电路内的传输效率，并且通过使用IMA技术，增加物理链路的利用效率。
尽管已经参照特定的优选实施例示出和描述了本发明，本领域技术人员应理解，可以进行形式和细节上的各种变化，而不脱离所附权利要求限定的本发明的实质和范围。

Claims (14)

1、一种应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备，包括：
ATM接口，用于接收在多个物理链路上传输的ATM信元，并且将所接收的ATM信元恢复成ATM信元流；
AAL2信元处理器，用于按照在建立呼叫期间提供的路由信息，交换在ATM信元流中每个接收的ATM信元内被多路复用的至少一个AAL2分组，按照ATM连接多路复用所述交换的AAL2分组，并且创建一内部ATM信元，该内部ATM信元具有与所述接收的ATM信元相同的格式；和
ATM交换机，用于按照所述路由信息交换所述内部ATM信元。
2、如权利要求1所述的应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备，其中，所述ATM接口还包括：
IMA处理器，用于对接收的ATM信元进行ATM的反多路复用处理，以将所述IMA处理的ATM信元恢复成所述ATM信元流。
3、如权利要求1所述的应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备，其中，所述AAL2信元处理器包括：
ATM层处理接口，用于按照所述路由信息对所述接收的ATM信元进行ATM层处理，并且输出经ATM层处理的接收的ATM信元作为一输入AAL2信元；
AAL2同步器，用于通过基于分组单元检测包括在输入AAL2信元中的每个AAL2分组的起始点，同步AAL2分组；
AAL2交换器，用于按照所述路由信息，交换所述同步的AAL2分组；
AAL2格式器，用于按照虚拟信道，多路复用所述交换的AAL2分组，并且产生输出AAL2信元，该输出AAL2信元具有与所述输入AAL2信元相同的格式；
信道标识CID改变器，连接在所述AAL2同步器和所述AAL2交换器之间，用于通过使用所述路由信息，确定在将由AAL2交换器交换的分组中，是否有要同时交换到相同ATM连接的分组，并且当有所述分组时，改变所述分组的CID，使得所述分组的CID彼此不相同；和
内部ATM信元格式器，用于将ATM信元首标和路由标记附加到所述输出AAL2信元上，并且产生相应的内部ATM信元。
4、一种应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备，包括：
ATM交换机，用于按照路由信息，交换输入ATM信元流；
ATM接口，具有多个物理链路，用于传输ATM信元流，并且对经过所述多个物理链路接收的ATM信元进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为一个ATM信元流；和
AAL2信元处理器，用于通过第一路径直接传输由所述ATM交换机交换的ATM信元流，通过第二路径接收恢复的ATM信元流，按照在建立呼叫期间提供的路由信息，交换在所述接收的ATM信元流中每个ATM信元内多路复用的至少一个AAL2分组，按照ATM连接多路复用所述交换的AAL2分组，并且创建具有用于由ATM切换器切换的格式的内部ATM信元。
5、如权利要求4所述的应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备，其中，所述ATM接口还包括：
IMA处理器，用于对所述接收的ATM信元进行IMA处理，将进行IMA处理的ATM信元恢复成一个ATM信元流。
6、如权利要求4所述的应用于移动通信系统中的ATM信元处理设备，其中，所述AAL2信元处理器包括：
ATM层处理接口，用于按照在建立呼叫期间提供的路由信息对所述接收的ATM信元进行ATM层处理，并且输出经ATM层处理的接收的ATM信元作为一输入AAL2信元；
AAL2同步器，用于通过基于分组单元检测包括在输入AAL2信元中的每个AAL2分组的起始点，同步AAL2分组；
AAL2交换器，用于按照所述路由信息，交换所述同步的AAL2分组；
AAL2格式器，用于按照虚拟信道信息，多路复用所述交换的AAL2分组，并且产生输出AAL2信元，该输出AAL2信元具有与输入AAL2信元相同的格式；
CID改变器，连接在所述AAL2同步器和所述AAL2交换器之间，用于通过使用所述路由信息，确定在将由所述AAL2交换器交换的分组中，是否有要同时交换到相同ATM连接的分组，并且当有所述分组时，改变所述分组的CID，使得所述分组的CID彼此不相同；和
内部ATM信元格式器，用于将ATM信元首标和路由标记附加到所述输出AAL2信元上，并且产生相应的内部ATM信元。
7、一种移动通信系统中的基站收发信机子系统，包括：
RF处理器，具有与移动终端的无线连接，用于处理传输到所述移动终端和从所述移动终端接收的信息；
转换器，用于将从所述RF处理器接收的信息转换成ATM信元流，并且将输入的ATM信元流转换成由所述RF处理器处理的格式；
ATM交换机，用于按照建立呼叫期间提供的路由信息，交换转换的ATM信元流；
AAL2信元处理器，用于通过第一路径直接输出交换的ATM信元流，按照路由信息，交换在通过第二路径接收的ATM信元流中每个ATM信元内多路复用的至少一个AAL2分组，按照ATM连接多路复用所述交换的AAL2分组，并且创建具有用于由所述ATM交换机交换的格式的内部ATM信元；和
ATM接口，具有多个物理链路，用于对通过所述第一路径输出的ATM信元流进行IMA处理，以将所述ATM信元流传输到多个物理链路，并且对通过所述物理链路接收的ATM信元进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为一个ATM信元流，并且通过所述第二路径输出所述ATM信元流。
8、如权利要求7所述的基站收发信机子系统，其中，所述ATM接口还包括：
IMA处理器，用于对所述接收的ATM信元进行IMA处理，以将所述IMA处理的ATM信元恢复成所述ATM信元流。
9、如权利要求7所述的基站收发信机子系统，其中，所述AAL2信元处理器包括：
ATM层处理接口，用于按照所述路由信息对所述接收的ATM信元进行ATM层处理，并且输出经ATM层处理的接收的ATM信元作为一输入AAL2信元；
AAL2同步器，用于通过基于分组单元检测包括在输入AAL2信元中的每个AAL2分组的起始点，同步AAL2分组；
AAL2交换器，用于按照所述路由信息，交换所述同步的AAL2分组；
AAL2格式器，用于按照虚拟信道，多路复用所述交换的AAL2分组，并且产生输出AAL2信元，该输出AAL2信元具有与输入AAL2信元相同的格式；
CID改变器，连接在所述AAL2同步器和所述AAL2交换器之间，用于通过使用所述信元路由信息，确定在将由所述AAL2交换器交换的分组中，是否有同时交换到相同ATM连接的分组，并且当有所述分组时，改变所述分组的CID，使得所述分组的CID彼此不相同；和
内部ATM信元格式器，用于将ATM信元首标和路由标记附加到所述输出AAL2信元上，并且产生相应的内部ATM信元。
10、一种移动通信系统，包含与一移动终端有无线连接的基站和与所述基站通信的移动交换中心，该系统包括：
一基站收发信机，包含：
RF处理器，用于处理传输到所述移动终端和从所述移动终端接收的信息；
转换器，用于将从所述RF处理器接收的信息转换成ATM信元流，并且将输入的ATM信元流转换成由所述RF处理器处理的格式；
第一ATM信元处理器，具有第一路径和第二路径，在所述第一路径中，所述第一ATM信元处理器直接输出由所述转换器转换的输入ATM信元流，在所述第二路径中，所述第一ATM信元处理器在AAL2交换之后多路复用输入ATM信元流，并且在ATM交换之后输出所述多路复用的ATM信元流到所述转换器；和
第一ATM接口，具有多个第一物理链路，用于对通过所述第一路径输出的ATM信元流进行IMA处理，以将所述ATM信元流传输到所述第一物理链路，并且对经所述第一物理链路接收的ATM信元进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为一个ATM信元流，并且通过所述第二路径输出所述ATM信元流；
一基站控制器，包含：
第二ATM接口，具有多个第二物理链路，可通过所述第二物理链路连接到所述第一ATM接口；
第二ATM信元处理器，具有第一路径和第二路径，在所述第一路径中，所述第二ATM信元处理器直接输出在所述第二ATM接口接收的ATM信元流，在所述第二路径中，所述第二ATM信元处理器在AAL2交换之后多路复用对于每个ATM信元的输入ATM信元流，并且在ATM交换之后输出所述多路复用的ATM信元流到所述第二ATM接口；和
第三ATM接口，具有多个第三物理链路，用于对通过所述第二ATM信元处理器的第一路径输出的ATM信元流进行IMA处理，以在所述第三物理链路上传输所述ATM信元流，并且对经所述第三物理链路接收的ATM信元进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为ATM信元流，并且通过所述第二ATM信元处理器的第二路径输出所述恢复的ATM信元流；和
一移动交换中心，包含：
第四ATM接口，具有多个第四物理链路，可通过所述第四物理链路连接到所述第三ATM接口；
第三ATM信元处理器，具有第一路径和第二路径，在所述第一路径中，所述第三ATM信元处理器直接输出在所述第四ATM接口接收的ATM信元流，在所述第二路径中，所述第三ATM信元处理器在AAL2交换之后多路复用输入ATM信元流，并且在ATM交换之后输出所述多路复用的ATM信元流到所述第四ATM接口；和
第五ATM接口，具有多个第五物理链路，用于对通过所述第三ATM信元处理器的第一路径输出的ATM信元流进行IMA处理，以在所述第五物理链路上传输所述ATM信元流，并且对经所述第五物理链路接收的ATM信元进行IMA处理，以恢复所述接收的ATM信元成为ATM信元流，并且通过所述第三ATM信元处理器的第二路径输出所述恢复的ATM信元流。
11、如权利要求10所述的移动通信系统，其中，所述第五ATM接口连接到至少一个其它的移动交换中心。
12、如权利要求10所述的移动通信系统，其中，所述第五ATM接口连接到至少一个ATM交换机。
13、如权利要求10所述的移动通信系统，其中，所述第五ATM接口连接到至少一个STM交换机。
14、如权利要求10所述的移动通信系统，其中，所述第一、第二和第三ATM信元处理器中的每一个包括：
ATM交换机，用于按照路由信息交换所述ATM信元流；
ATM层处理接口，用于按照所述路由信息对所述接收的ATM信元进行ATM层处理，并且输出经ATM层处理的接收的ATM信元作为一输入AAL2信元；
AAL2同步器，用于通过基于分组单元检测包括在输入AAL2信元中的每个AAL2分组的起始点，同步AAL2分组；
AAL2交换器，用于按照所述路由信息，交换所述同步的AAL2分组；
AAL2格式器，用于按照虚拟信道，多路复用所述交换的AAL2分组，并且产生输出AAL2信元，该输出AAL2信元具有与输入AAL2信元相同的格式；
CID改变器，连接在所述AAL2同步器和所述AAL2交换器之间，用于通过使用所述信元路由信息，确定在将由所述AAL2交换器交换的分组中，是否有要同时交换到相同ATM连接的分组，并且当有所述分组时，改变所述分组的CID，使得所述分组的CID彼此不相同；和
内部ATM信元格式器，用于将ATM信元首标和路由标记附加到所述输出AAL2信元上，并且产生相应的内部ATM信元。
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