CN1114328C - 用于通信控制的方法和通信系统 - Google Patents

Abstract

一种用于通信控制的方法和一种通信系统，其中，终端设备(MS)经采用低层信令协议的接入网(RAN)并经与该接入网连接的核心网(2，3，4或5)与对方通信，该核心网采用高层信令协议，据此一个或多个核心网(2，3，4和5)与该接入网(RAN)连接，为与接入网(RAN)连接的各核心网(2，3，4和5)分配一个单独的标识符，并利用这一标识符为高层信令协议的协议数据单元(PDU)选择路由。

Description

用于通信控制的方法和通信系统

本发明涉及通信系统，尤其涉及这样一种系统中的通信，在这种系统中，多个可能互不兼容的核心网可以与接入网连接。

这里，通信系统一般是指电信系统，其中，可以利用有线或无线连接来建立通信连接。无线通信系统一般是指当用户在系统内移动时能进行个人无线数据传输的各种电信系统。典型的无线通信系统是公共陆地移动网(PLMN)。无绳通信系统也属于无线通信系统。

第一代移动系统是模拟系统，在这种系统中，如同在常规公共交换电话网中那样，以模拟方式发送语音或数据。第一代系统的一个例子是北欧移动电话(NMT)。在第二代移动系统如全球移动通信系统(GSM)中，以数字方式发送语音和数据。数字移动系统除了提供常规语音传输外，还提供许多其他业务：短消息、远程复印、数据传输等等。

目前，正在开发第三代移动系统，如通用移动电信系统(UMTS)和未来公共陆地移动电信系统(FPLMTS)(后来又被更名为国际移动电信2000(IMT-2000))。UMTS符合欧洲电信标准协会(ETSI)中的标准化，而国际电信联盟(ITU)将IMT-2000系统标准化。这些未来系统的基本特性十分相似。例如，UMTS象所有移动系统一样，向移动用户提供无线数据传输业务。该系统支持漫游，即当UMTS用户在UMTS的覆盖区内时，无论他们在哪，他们都能被找到并且他们都可以建立呼叫。

目前看来，UMTS包括如图1中所示的两个或三个部分：UMTS接入网(或UMTS基站系统UMTS-BSS)和核心网(CN)2、3、4和5。以下，通常还将UMTS接入网称为无线接入网。UMTS接入网主要负责有关无线通路的事务，也就是说，它为核心网提供无线操作所需的无线接入。核心网2、3、4或5是常规或未来的电信网，核心网被修改后可以有效地在无线通信中利用UMTS接入网。可被认为是合适核心网的电信网是第二代移动系统，如全球移动通信系统(GSM)、综合业务数字网(ISDN)、宽带综合业务数字网(B-ISDN)、分组数据网(PDN)、异步传送方式(ATM)等。

因此，UMTS接入网应能支持各种可能的核心网，还应能支持未来所要开发的核心网。相应地，UMTS接入网应使得可以将各种无线接口连接到核心网(窄带、宽带、CDMA、TDMA等)。根据本设想，UMTS接入网的功能被严格限定在无线接入功能。因此，该UMTS接入网主要包括无线资源的控制(切换、寻呼)和承载业务的控制(无线网业务的控制)的功能。更复杂的功能(如寄存器、寄存功能和可动性与位置管理)设置在各核心网中或与各核心网连接的为UMTS用户提供各种业务的业务提供者中。

根据UMTS的术语，整个UMTS接入网被称为通用无线接入网(GRAN)。GRAN还可分为无线接入网(RAN)和互通单元(IWU)。一般说来，各核心网2至5与RAN之间都有各自的IWU，如图中的IWU1至4。IWU的用途是作为核心网与RAN之间的连接。因此，IWU包括必要的适应性和其他可能的互通功能。IWU与CN之间的接口是与具体核心网络相关的。这使得可以开发这些核心网和这一RAN，而与核心网彼此无关。例如，IWU1可以与GSM网的基站系统(BSS)连接。相应地，IWU2可以与例如ISDN的本地交换机连接。此外，图1还示出了与核心网CN2连接的业务提供者SP1、SP2、SP3、SP4和SP5。

图1中，无线接入网RAN包括一个传输网(TN)、一个无线网控制器(RNC)和基站BS1、BS2、BS3和BS4及它们的覆盖区C1、C2、C3和C4。图中还示出了一个用户终端如移动台MS。在所示的网络体系结构中，这些基站与传输网TN连接，从而可将用户数据传送到IWU和将控制信令传送到无线网控制器RNC。控制GRAN的所有智能都设置在基站BS和无线网控制器RNC中。如前面所述，这种控制一般被局限于与无线接入有关的控制功能以及被局限于通过传输网TN建立连接。该TN可以是例如ATM网。不过，应当注意，以上只介绍了一种可能的UMTS接入网的实现方式。

如上所述，接入网的功能被局限于无线接入功能。因此，采用例如与开放系统互连(OSI)模型的第1和2层(物理和数据连接层)相应的低层协议，进行通过接入网的数据传输。依次，采用核心网的较高层的通信协议，进行无线移动台与核心网之间的通信。因此无线移动台可包括与它要进行通信的那些核心网的协议相应的多种不同的协议，并且它每次都从中选定一种与所要使用的核心网相应的协议。无线移动台还可以自动地将新的通信协议装载到其配置中。

上述系统的问题是，根据较高层协议将协议数据单元(PDU)从无线移动台发送到合适的核心网，和分别从核心网发送到无线移动台的与核心网相应的协议栈。这里，较高层协议是指例如与OSI的第3层(L3，网络层)和更高层协议相应的协议。通常，为此要采用协议鉴别器，它们的任务是检测出所讨论的PDU(或消息)对应的协议。然而，由于下列原因不便甚至不可能使用与UMTS系统等有关的协议鉴别器：第一，不同类型的核心网(如GSM，B-ISDN)的协议鉴别器互不兼容；它们的信息单元可能例如长度不等。第二，如果两个或两个以上同一类型的核心网与接入网连接，那么，由于协议鉴别器是完全相同的，因此仅根据协议鉴别器无法将它们彼此区分开。

作为上述问题的一个例子，可利用一些通用分组无线业务(GSM/GPRS)系统结合某一3G(第三代)系统加以说明。通常，这些系统以这样的方式并行使用：在各系统中，与移动台的通信连接通过各自的路由来建立，使得甚至无线通路都不同，因此，不会出现上述的路由选择问题。将来，这些系统(或它们的改进型)可能例如结合UMTS或类似系统以这样的方式使用：至少无线连接是共同的，即它们使用同一无线接口。这些系统也可能与采用单个协议的某单元结合，此时，该单元与接入网连接。在诸如此类情况下，便会出现将协议数据单元发送到合适的系统的上述问题。

因此，本发明的目的在于，提出一种方法和一种实现该方法的装置，以便解决上述问题。本发明的目标是一种用于通信控制的方法，其中，终端设备经采用低层信令协议的接入网并经与该接入网连接的核心网与对方通信，该核心网采用高层信令协议，据此一个或多个核心网与该接入网连接，本发明其特征在于，为与该接入网连接的各核心网分配一个单独的标识符，并利用这一标识符为高层信令协议的协议数据单元选择路由。

本发明基于：为与接入网连接的核心网生成单独的与具体网络相关的标识符，并利用这一标识符选择移动台与核心网之间的业务的路由。

本发明的方法的优点在于：这种方法使得能结合UMTS或类似系统使用一些现有核心网协议，而无需在协议的协议鉴别器中作出任何改动。再者，本发明还使得能在接入网中使用两个或两个以上同一类型的核心网。本发明还提供便于更新系统的可能性，这是因为新型的核心网容易地以与现有核心网并行的方式被加入。此外，本发明还使得更易于联合蜂窝和其他类型的无线系统。

本发明的另一个目标是一种通信系统，该系统包括：至少一个终端设备，一个采用低层信令协议的接入网，一个或多个与该接入网连接的核心网，核心网采用高层信令协议，据此该系统其特征在于，该系统可以为与接入网连接的各核心网分配一个单独的标识符，并利用这一标识符为高层信令协议的协议数据单元选择路由。

本发明的又一个目标是一种终端设备，该终端设备与接入网通信，一个或多个核心网与该接入网连接，并且该终端设备包括针对一个或多个核心网的单独的高层信令协议栈和针对所有核心网的共同的低层信令协议层，该终端设备其特征在于，当终端设备利用与核心网相应的标识符将所接收到的高层信令协议的协议数据单元从低层信令协议层发送到合适的高层信令协议栈时，该终端设备包括所述标识符。

利用这种系统和这种终端设备，能以简单的方式达到本发明的方法所提供的优点。

下面，参照附图结合一些优选实施方式详述本发明，其中：

图1示出了UMTS接入网的一种可能的结构；

图2示出了根据一种实施方式的终端设备中的协议栈和其他通信软件的功能结构；

图3示出了根据一种实施方式的接入网中的通信软件的功能部分；

图4示出了根据一种实施方式的路由选择表。

尽管，下面将本发明应用于UMTS系统来描述本发明的优选实施方式，不过，本发明并不将本发明局限于任何预定的系统，而可以适用于任何有线或无线通信系统，这些系统包括一个接入网和一些与该接入网连接的核心网。同样，所用的核心网的类型也并不局限于所举例的那些类型，而可以变动。这些核心网可以是例如电路交换的或分组交换的。

图2示出了移动台MS中所含的通信软件的功能结构。协议代码文件151和152(code file)(总共至少一个)包括不同核心网的协议的数据。利用代码文件并在管理软件1501的控制下，移动台根据不同的协议接收和发送数据。此外，移动台还利用包括无线接入系统的第1和2层的代码131。再者，图中还示出了无线资源控制(RRC)层132，该层可以包括用于根据终端用户和接入网RAN的要求商定必要的参数(速度、业务质量等)建立和管理连接的协议，并且该层进行信号质量测量并作出切换判决。

各协议代码文件151和152均包括：一个用于执行与具体核心网相关的协议的网络层；一个用于可动性管理(MM)和其他资源功能的可动性管理层；和一个适配部分(“适配”)，它构成RRC层132的一个部分并为RRC层提供一个协议修改，据此它可以与所述代码文件的可动性管理层通信。

因此，GSM协议代码文件151包括一个连接管理(GSM CM)层和一个GSM MM层和一个适配部分。B-ISDN协议代码文件152包括一个B-ISDN CC部分、一个B-ISDN MM部分和一个适配部分。因此，各协议文件的各个部分相应于不同层的协议，并利用由包括所要发送的数据的信令格式消息所组成的所谓基元与较高层和较低层通信。

图3示出了接入网中的相应部分：无线接入的较低层的协议231和RRC层232。RRC层232与移动台的RRC层132通信，并包括使得能与GSM核心网和B-ISDN核心网通信的适配部分(IWU)。此外，还示出了管理软件2501和协议代码文件251和252。基于协议代码文件的协议适配在作为接入网RAN与核心网2-5之间的接口的互通单元IWU1-IWU4中进行。

较低层无线接入层131和231通过无线接入互相通信。RRC层132和232通过层131和231互相通信。

在本发明的方法的第一步中，为与接入网RAN连接的所有核心网2、3、4和5生成标识符。这可以这样进行：接入网将这些核心网的数据发送给移动台MS，并按这一次序为核心网提供标识符。该数据还包括例如国家代码和核心网的类型。或者，接入网可以事先为核心网提供标识符，并在发送核心网的其他数据时也将这一标识符发送给移动台。标识符必须以预定的间隔生成或者总是在核心网数据发生变化时生成，以便可以动态地使核心网连接到接入网或使核心网脱离接入网，从而使移动台中的数据保持最新。作为辅助，可使用例如一种特殊的标记，其状态随核心网数据的变化而变化。核心网的数据可以例如集中在一个表中，其中有各核心网的标识符Id、类型、国家代码和网络代码。图4示出了这种路由选择表的一个例子。在不违背本发明的基本思想的前提下，该表的格式以及其中的数据可以变化。

如果各类型的核心网都只有一个与接入网连接，则使用与预定网络类型相关的标识符。此时，当接入网发送与它连接的核心网的数据时，它不必将标识符发送给移动台，这是因为，标识符可从所通知的网络类型得出。

在标识符生成后，数据传输如下：协议层N+1即第一核心网协议层(例如GSM++MM，其中++代表GSM MM协议的改进型)要求建立RR连接，以便例如进行位置更新。这可以利用带有必要的参数的基元“RR建立请求”和/或L3 MM PDU来实现。

下一步有两种可选择的方案。对于各核心网协议栈，移动台均可以有一个UMTS适配层(UAL)与其对应，用于只解释其基元。UAL也可以是这样一个实体，它具有与各核心网协议栈一一对应的多个逻辑实体。无论哪种实现方式，解释基元的控制代码(如“RR建立请求”)都可以从路由选择表中查出与核心网相应的标识符。相应地，对于各核心网，接入网均可以包括一个含有一个互通功能IWF的互通单元IWU与其对应，或者，可以包括这样一个IWU，它含有与各核心网一一对应的多个IWF。UAL或IWF形成一个包括核心网的标识符和原始L3 CN PDU的新PDU，并形成一个适当基元(如“RRC数据请求”)。较低层协议RRC通过接入网建立一个与相应协议的连接，并将新PDU发送到对方。接收协议单元解释该PDU的标识符部分，并将整个PDU发送到合适的与该标识符的核心网相应的IWF/UAL，或者，如果例如涉及只包括一个IWF的IWU，则只发送原始L3 CN PDU(在这种情况下，不再需要该标识符)。如果IWU/UAL是一个由多个逻辑实体构成的实体，则不需要这一步。UAL/IWF解释该标识符部分，并将原始L3 CN PDU发送到合适的核心网协议栈。如果例如只有一个核心网与只包括一个IWF的物理IWU连接(但例如当UAL包括多个核心网协议栈时的情况除外)，则不需要这一步。

对熟练技术人员而言，显然，随着技术的发展，本发明的基本思想可以以多种不同的方式实现。因此，本发明及其实施方式并不局限于上述例子，而可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (16)

1.一种用于通信控制的方法，其中，终端设备经采用低层信令协议的接入网并经与该接入网连接的核心网与对方通信，该核心网采用高层信令协议，据此两个或两个以上核心网与该接入网连接，其特征在于：

为与接入网连接的各核心网分配一个单独的标识符，并

利用这一标识符为根据高层信令协议的协议数据单元(PDU)选择路由。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，终端设备是无线移动台而接入网是无线或光纤网。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，按与接入网将连接到该接入网的核心网通知给终端设备相同的次序来分配与具体核心网相关的标识符。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，接入网为连接到它的核心网分配标识符并将标识符数据发送给终端设备。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果两个或两个以上同一类型的核心网不与同一接入网连接，那么如同每一网络类型那样事先为这些核心网分配标识符。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，可以以预定的间隔或者可以在与接入网连接的核心网的包括标识符数据的数据发生变化时，将这一数据发送给终端设备。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当从终端设备向核心网发送数据时：

在终端设备中，将所要使用的核心网的标识符加到所要发送的高层信令协议的协议数据单元(PDU)中，

利用低层信令协议经接入网发送带有该标识符的协议数据单元，和

将该协议数据单元发送到与该标识符相应的核心网。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当从核心网向终端设备发送数据时：

在核心网与接入网之间的接口中，将所要使用的核心网的标识符加到所要发送的高层信令协议的协议数据单元(PDU)中，

利用低层信令协议经接入网发送带有该标识符的协议数据单元，和

将该协议数据单元发送到终端设备中的与该标识符相应的核心网的协议栈。

9.一种通信系统，包括：

至少一个终端设备(MS)，

一个采用低层信令协议的接入网(RAN)，

两个或两个以上与该接入网连接的核心网(2，3，4和5)，核心网采用高层信令协议，其特征在于，

该系统可以为与接入网(RAN)连接的各核心网(2，3，4和5)分配一个单独的标识符，并

利用这一标识符为高层信令协议的协议数据单元(PDU)选择路由。

10.如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，终端设备(MS)是无线移动台而接入网(RAN)是无线或光纤网。

11.如权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于，该系统可按与接入网(RAN)将连接到该接入网的核心网(2，3，4和5)通知给终端设备(MS)相同的次序来分配与具体核心网相关的标识符。

12.如权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于，接入网(RAN)为连接到该接入网的核心网(2，3，4和5)分配标识符并将标识符发送给终端设备(MS)。

13.如权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于，如果两个或两个以上同一类型的核心网不与同一接入网(RAN)连接，那么该系统可用来如同每一网络类型那样事先为这些核心网(2，3，4和5)分配标识符。

14.如权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于，该系统可以以预定的间隔或者可以在与接入网(RAN)连接的核心网(2，3，4和5)的包括标识符数据的数据发生变化时，将这一数据从接入网发送给移动台(MS)。

15.如权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于，当从终端设备向核心网发送数据时，该系统可用来：

在终端设备(MS)中，将所要使用的核心网(2，3，4或5)的标识符加到所要发送的高层信令协议的协议数据单元(PDU)中，

利用低层信令协议经接入网(RAN)发送带有该标识符的协议数据单元，和

将该协议数据单元发送到与该标识符相应的核心网(2，3，4或5)。

16.如权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于，当从核心网向终端设备发送数据时，该系统可用来：

在核心网与接入网(RAN)之间的接口(IWU1，IWU2、IWU3或IWU4)中，将所要使用的核心网(2，3，4或5)的标识符加到所要发送的高层信令协议的协议数据单元(PDU)中，

利用低层信令协议经接入网(RAN)发送带有该标识符的协议数据单元，和

将该协议数据单元发送到终端设备(MS)中的与符合于该标识符的核心网(2，3，4或5)相应的协议栈。

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