CN1144487C

CN1144487C - 通信网络以及在通信网络中传输数据的传输方法

Info

Publication number: CN1144487C
Application number: CNB998166952A
Authority: CN
Inventors: 杰利·萨凡宁
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Verge Infrastructure; Victoria & Co
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: CN1354957A; JP3782348B2; JP2003501906A; CA2374847A1; KR20020019053A; EP1188331A1; CA2374847C; KR100700080B1; US7072358B2; AU4503699A; US20020086667A1; WO2000074411A1

Abstract

本发明提出了一种用于在通信网络中传输数据的传输方法，所述网络包括一个核心网(CN)和一个接入网(AN)，所述接入网(AN)包括至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统(RAN；BSS)；其中通过Iu接口(Iu-I/F)在所述核心网(CN)和所述接入网(AN)的至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统(BSS)之间传输数据。本发明还旨在提供适配的网络单元。利用本发明，根据UMTS/第三代技术规范，通过在开放，即非网络运营商专用的Iu接口上支持GSM编码语音的数据格式可大大节省资源。因此，GSM码型变换器和第三代码型变换器以及基于GSM的站控制器和第三代无线网络控制器可合并，这样GSM以及第三代系统都能使用相同的硬件资源。

Description

通信网络以及在通信网络中传输数据的传输方法

技术领域

本发明涉及一种用于在通信网络中传输数据的传输和互连方法，还涉及一种相应的通信网络。本发明进一步涉及用于和/或形成部分这种通信网络的相应网络单元。本发明尤其涉及基于无线电通信的移动通信网络。

背景技术

在当前使用的移动无线电通信系统，如现有的GSM系统中，由于可用的和/或保留用于此目的的无线电频谱有限限制了无线电资源的使用。通过使用工作于低比特率的编解码器(编码-解码设备)可实现节省无线电资源。即，利用这种低比特率的编解码器，无线电接口上的传输率被降至当前GSM系统的13kbps，或者从13kbps扩展。

此外，类似GSM网络的现有移动无线电通信网络必须与现有的公众交换电话网PSTN，如当前普及的ISDN网络(综合业务数字网)协同工作。

然而，ISDN-PSTN网络主要使用语音数据64kbps脉码调制(PCM)表示法，而移动无线电通信网络则使用上述的13kbps表示法。

因此，必须规定两种网络之间的接口I/F的互操作性，这是通过也称之为IWF单元或网关单元(GW)的互配功能单元实现的。

如果呼叫是从ISDN-PSTN网络转发到一个作为无线电通信网络的无线电终端设备的移动台MS(反之亦然)，那么，双方，即，网络方和终端设备方，都要求具有语音编码功能。即，从ISDN-PSTN网络转发的呼叫的语音数据必须在网络方被编码以便通过无线电接口(空中接口Um)传输，而且如果“应答”的语音数据是从终端设备方发送的，那么该语音数据必须同样被编码以通过空中接口传输。

这种利用时分多路复用(TDM)在通信网络的无线接入部分或接入网络(例如，基站收发信台)和作为通信网络的核心网一部分的例如移动业务交换中心MSC相关的语音编解码部分(例如，码型变换器和/或码变换率和适配单元TRAU)之间传输编码语音，根据GSM，是利用所谓的TRAU帧实现的(详细情况参考GSM 08.60)。

现在，如果呼叫是在两个终端设备MS_A和MS_B之间建立的，那么在它们之间传输的语音数据通常要被码变换两次。即，语音首先在终端设备MS_A编码，接着在网络中解码。因此，语音数据表现为64kbpsPCM格式。之后，该语音在网络中被再次编码以传输到终端MS_B，在此该语音一被接收就被解码。

因此，要执行两次编码，而这种双重编码对传输的语音质量有负面影响，因此不是人们所希望的。

图1示出了根据GSM技术规范的已知通信系统。移动业务交换中心MSC通过A接口A-I/F连接码型变换器TC。码型变换器TC，又通过Ater接口Ater-I/F连接一个作为收发信机控制设备的基站控制器BSC。该基站控制器BSC又通过Abis接口Abis-I/F，连接一个收发信机设备或基站BS。这种基站(基站收发信台)BS通过也称之为Um接口Um-I/F的空中接口或无线电接口RADIO-I/F，与诸如移动台MS的用户终端通信。

在上述的网络中，至少有MSC形成部分所谓的核心网，而至少有BSC和BS构成一个接入网(无线接入网)。至于提供包含语音编码和数据率适配在内的TRAU功能的码型变换器TC，根据GSM，这种码型变换器通过作为开放接口的A接口A-I/F从逻辑上联系接入网络方，即，与核心网通信的基站系统BSS(由BSC和BS形成)，即，MSC。

应注意，当前描述区分了开放接口和专用接口。术语“专用接口”旨在指定一个网络所专用的接口，因此它取决于网络运营商，而术语“开放接口”旨在指定一个独立于各个网络的接口，因此它独立于网络运营商，从可能由不同运营商运营的不同网络都可接入这种接口。

因此，再来看码型变换器TC，上面的意思是基站系统BSS控制码型变换器TC的操作。然而，诸如语音和/或其它数据的数据在A接口A-I/F表示为64kbits PCM模式。然而以这种高数据率传输相当昂贵，因此，码型变换器在物理上位于核心网络方，即，靠近核心网控制设备MSC，从而减小了核心网中原有的数据率。因此，要发送的语音和/或其它数据通过实际的物理长传输路径，从码型变换器和基站控制器BSC以编码格式传输，这种传输路径称为Ater接口Ater-I/F。

然而，最近正开发一些新型通信系统，这种系统称为第三代系统(简言之3G系统)。这种3G系统的特例为UMTS(通用移动通信系统)和/或IMTS-2000(2000年国际移动通信系统)。

在这些3G通信网络中，码型变换器TC通过开放Iu接口Iu-I/F也从逻辑上联系(并且大多也物理位于)核心网络方，并与相应的3G接入网通信。即，数据/语音基于ATM传输远离(异步传输模式)通过这个接口以编码格式传输。

图2示出了通信网络的一种具体实现方式，它不仅适合与基于GSM技术的终端，如移动台MS，建立通信，而且适合与基于第三代技术的终端(在图2中表示为3G_MS)建立通信。与图1示意的上述部件类似或相同的部件标记相同的参考符号，在图2中不再重复解释。

图2所示的特定配置示意了3G核心网基于GSM技术，即，使用基于GSM的核心网控制设备MSC的情况。在此情况下，同一MSC通过开放A接口A-I/F可处理/管理经由GSM以及3G(例如，UMTS)的通信。

因此，如图2示意，必须为该系统的3G部分提供一个适合于执行A接口A-I/F与Iu接口Iu-I/F之间适配的互配单元IWU。因此，3G码型变换器TC必须如图2所示与互配单元IWU一起放置。(在可选情况下，(该图未示出)，如果没有Iu接口，码型变换器可与3G无线网络控制器RNC一起放置)。

不管怎样，在任何一种情况下，必须从同一生产厂家购买GSM部分的码型变换器TC用于基站系统BSS(包括BSC&BS’s)，因为Ater接口Ater-I/F为专用接口，一一对应于每个生产厂家和/或网络运营商。然而，对于3G网络部分的码型变换器IWU/TC，则情况不一样，这种码型变换器对必须提高码型变换器的生产厂家没有特殊要求。

因此，由于上述的限制，这种通信系统的灵活性降低而且网络组件的兼容性也降低。另外，必须提供不同的码变换硬件资源。

在当前实施中，通过GSM的Ater接口以用于Abis接口的数据格式，即，以TRAU帧传输数据。然而，仅指定这些帧用于TDM(PCM传输)，而各个实施还是专用的。

因此，这些实施也具有上述缺陷。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能克服上述问题的传输方法、通信网络以及相应的网络单元。

根据本发明，通过一种用于在通信网络中传输数据的传输方法可实现这个目的，所述网络包括一个核心网和一个接入网，所述接入网包括至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统；其中数据通过Iu接口在所述核心网和所述至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统之间传输。

同样，根据本发明，通过一种通信网络可实现这个目的，该网络包括一个核心网和一个接入网，所述接入网包括至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统；其中所述核心网通过Iu接口连接所述接入网的至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统。

本发明由此还涉及用于和/或形成部分所述通信网络的适配网络单元。

因此，如果实施了本发明，则不同无线电系统，如，基于GSM的和基于UMTSM的无线电系统或无线接入网络，可连接同一核心网络单元。

因此，这两种接入系统都能尽可能共享硬件和传输容量资源。

特别是，由于3G(开放)Iu接口支持GSM语音/电路交换数据格式，这使得因基于GSM技术的码型变换器和基于第三代技术的码型变换器能综合由此在同一网络节点设置，而大大节省资源。换言之，这两种接入系统可使用相同的码型变换器TC资源。

同样，基于GSM技术的基站控制器和第三代无线网络控制器可合并为同一网络单元。这种对之前分立的网络单元的“合并”很有利，更易于同时连接基于GSM的收发信机设备和/或基站以及基于第三代的基站到通信网络。

根据另一个实施例，码型变换器甚至可位于用于建立与其它网络连接的通信网络的网关位置/网关节点。这将进一步增大传输优化的可能性，尤其是增大了前一专利申请PCT/EP99/01615应用于后来得到的网络结构的可能性。

还可进一步综合或合并基于GSM的收发信机设备(基站)和基于第三代的收发信机设备(基于WCDMA(＝宽带码分多址))传输原理，这样Iu接口设置甚至能从收发信机设备延伸到核心网，这样基于ATM的RNC/BSC(如同第三代使用的)可通过Iu接口直接转发编码语音/数据到收发信机设备，即基站。

附图说明

通过参考附图可更好地理解本发明，其中

图1示出了根据GSM技术规范的现有技术通信系统的原理；

图2示出的现有技术通信系统，包括一个适合于根据GSM技术规范工作的通信子系统以及一个适合于根据第三代(3G)技术规范(如UMTS)工作的通信子系统；

图3示出了根据本发明的第一个实施例，包括符合GSM和UMTS技术规范的接入系统的通信网络；

图4示出了根据本发明的第二个实施例，包括符合GSM和UMTS技术规范的接入系统的通信网络；

图5示意了16kbit/s TRAU帧的结构；

图6示意了用于ATM连接(Iu接口)的第一帧类型。

图7示意了8kbit/s TRAU帧的结构；

图6示意了用于ATM连接(Iu接口)的第二帧类型。

具体实现方式

现在参考附图详细描述本发明。

根据本发明，由于根据第三代技术规范通过开放Iu接口除了传输“正常”第三代数据/语音格式外，还能传输GSM编码语音和/或电路交换数据，因此可省去通信网络的基于GSM的部分之前所必需的Ater接口。利用支持经Iu接口传输GSM语音/电路交换数据的指定传输帧可通过Iu接口传输数据/语音。

图3示出了根据本发明第一个实施例的通信网络的网络结构，这个特例假设一个核心网控制设备，即，移动交换中心MSC，为基于GSM的。

该网络包括一个核心网CN和一个接入网AN。核心网可通过一个网关网元(未示出)与外部通信网络(未示出)，如PSTN/ISDN或智能网(IN)(如因特网)，通信。

如图3所示，核心网包括一个核心网控制设备，如移动业务交换中心MSC。然而，在一个核心网中可包含一个以上的MSC，而且一个这种MSC能提供网关功能，由此表现为网关MSC(GMSC)。

图3所示的MSC通过A接口A-I/F与网元IWU/TC通信，该网元组合了互配单元IWU的功能与码型变换器TC的功能。互配单元IWU的功能适合于执行A接口A-I/F与Iu接口Iu-I/F的适配，而码型变换器TC的功能为基于GSM和基于3G技术的网络部分的组合码变换功能，因此这种码变换功能资源能为GSM和3G系统共享。

因此核心网通过Iu接口Iu-I/F与接入网AN通信。

接入网AN包括至少两种不同接入系统类型的接入系统，分别标记为RAN、BSS。即，RAN指定一个符合第三代标准的无线接入系统，而BSS指定一个符合GSM标准的基站系统。

尤其是，Iu接口Iu-I/F从核心网延伸到图3中标记为RNC/BSC的接入网络控制设备。这指示这两种接入系统类型的控制功能合并为同一个网络单元RNC/BSC。这个网络单元RNC/BSC组合第三代无线网络控制器RNC的功能与基于GSM技术的基站控制器BSC的功能。因此，更易于同时连接基于GSM技术的基站BS和基于第三代技术的基站BS(有时也称为“节点B”)到网络，因此它们能共享相同的控制器资源。

然而，尽管RNC/BSC网络单元的功能和/或逻辑合并，但也可物理分隔。然而，在这种情况下，应提供其BSC部分与Iu接口Iu-I/F基于ATM的连接。此时，如果BSC为独立实体，而且拥有与Iu接口而非Abis接口(基于TDM传输)的ATM连接，那么BSC适合于在基于TDM的数据传输格式(例如，在GSM建议08.60中规定的TRAU帧)与用于Iu接口的ATM帧格式之间进行转换。这种功能最好也位于BSC。

此外，尽管在图3同时示意IWU/TC单元和RNC/BSC单元为综合网络单元，但在一个网络中它们中间只有一个可以是综合网络单元。

在对所示意实施例的改进中(未示出)，可以想象，各个所述收发信机设备BS通过所述相同接口类型Iu-I/F的所述接口连接一个所述相关的收发信机控制设备RNC/BSC。换言之，BS和RNC/BSC之间的传输应采用相同介质/传输原理，如ATM，这样Iu接口就从核心网CN(而且通过接入网部分)延伸到收发信台BS。

图4示出了根据本发明第二个实施例的通信网络的网络结构。这个特例假设一个核心网控制设备，即，移动业务交换中心MSC，基于第三代规范。

如图4示意，在这个特例中，核心网CN包括两个MSC，其中一个MSC附加有网关功能GW，在该示例中用于与诸如PSTN/ISDN的外部通信网络通信。

由于该MSC符合第三代技术规范，因此无需再单独提供IWU功能。因此，码型变换器功能TC可位于该网关功能。码型变换器功能TC包括基于GSM技术的码型变换器功能GSM-TC以及基于第三代技术的码型变换器功能3G-TC。

核心网CN仅通过Iu接口连接接入网，如同第一个实施例一样。图中简化示意了该接入网络，与第一个实施例相比，图中只描绘了基于第三代的接入网络部分RAN和基于GSM技术的接入网络部分BSS这两种接入系统类型。该示例中标记有与第一个实施例相同的参考符号的其余部分，表示类似组件和/或网络单元和功能，在此不再重复描述。注意，在图4的核心网CN中，不同MSC之间的接口由标记为E-I/F的所谓的E接口构成。

应特别注意，RAN和BSS接入网系统能连接图4所示的每个MSC，即，单个MSC能处理两种不同接入网系统的控制，类似于图3所示的情形。

在图4示意的情形中，如果使用GSM接入在整个PLMN(公众陆地移动网络)内也可节省传输资源。然而，对于这种网络内的MS-MS呼叫，在终端设备，即在移动台MS中使用的语音编解码必须都相同。

同样，在第二和第一个实施例中，用于语音数据/电路交换数据传输的传输帧可以是语音帧、O&M帧、数据帧，或基于GSM建议GSM 08.60、GSM 08.61或GSM 08.62规范(规定汇接自由操作TFO)的扩展数据帧。这些建议包括GSM编码语音格式规范，尤其是后者描述了用于开放A接口的帧格式。

图5特别示意了16kbit/s TRAU帧的结构。图5的语音帧结构在GSM技术规范的章节08.60中规定。字节4-38中的比特D1-D260用于传输实际的语音参数。头两个字节中的比特编码“0”。正在讨论的比特和字节2、4、6...36和38中的第一比特(编码“n1”)为同步比特。根据本发明，正在讨论的比特不是通过ATM连接传输的，因为该连接中不需要这些比特。正在讨论的TRAU帧的末4个比特T1到T4(终止比特)和备用比特C18-C21同样也不是通过ATM连接传输的。此外，在TRAU帧中用于指示语音的标志，即，比特C16，不被传输到ATM连接，因为根据静寂描述SID标志C13-C14，可在接收端检测其值。在图5中，根据本发明通过ATM连接传输的比特显示为粗体，而除此之外的其余比特显示为正常字体。(注意，在此ATM连接代表通过Iu接口的传输。)

图6示意了用于ATM连接(Iu接口Iu-I/F)的第一帧类型，在该连接上，根据本发明替代了图5表示的TRAU帧。图6中的帧可用于上行链路(从基站系统到移动业务交换中心)和下行链路(从移动业务交换中心到基站系统)方向。

在图6的帧中，比特D1-D260用于传输语音参数。比特C1-C5指示帧类型。比特C6-C11为定时比特。比特C12用于坏帧指示BFI。比特C13和C14组成SID标志。比特C15组成TAF标志。比特C17在上行链路方向用于控制下行链路方向的不连续传输，该比特为下行链路方向的备用比特。比特DS1用于指示正在讨论的帧是从码型变换器单元发出，还是从基站系统发出。比特S1-S3为备用比特。

图7示意了8kbit/s帧的结构。在图7的子复用的8kbit/s语音帧中，根据本发明通过ATM连接传输的比特表示为粗体。从图7可看出，要排除的比特包括例如同步比特。

图8示意了用于ATM连接的第二帧类型，在该连接中，根据本发明取代图7的TRAU帧。CRC比特CRC2-CRC0在它们的正常位置，即比特D44h和D45h之间传输。

此外，尽管前面的描述主要集中于通过(开放)Iu接口传输GSM编码语音/数据，但本发明基本上可应用于通过Iub和Iur接口(未示出)传输GSM编码语音/数据。Iub表示基于第三代的站和RNC之间的接口。Iur表示两个RNC之间的接口。这意味着在接入网AN内，用户平面(帧)格式与Iu接口采纳的格式相同。

因此，如前所述，本发明提出了一种用于在通信网络中传输数据的传输方法，所述网络包括一个核心网CN和一个接入网AN，所述接入网AN包括至少一个接入系统RAN；基于GSM的接入系统类型的BSS；其中通过Iu接口Iu-I/F在所述核心网CN与所述接入网络AN的至少一个基于GSM的接入系统类型的接入系统BSS之间传输数据。本发明还旨在提供适配的网络单元。利用本发明，根据UMTS/第三代技术规范，通过在开放，即非网络运营商专用的Iu接口上支持GSM编码语音的数据格式可大大节省资源。因此，GSM码型变换器和第三代码型变换器以及基于GSM的站控制器和第三代无线网络控制器可以合并，这样GSM以及第三代系统都能使用相同的硬件资源。

应理解的是，上面的描述和附图旨在通过举例示意本发明。因此可在所附权利要求书的范围内改变本发明的优选实施例。

Claims

1.一种用于在通信网络中传输数据的传输方法，所述网络包括一个核心网和一个接入网，

所述接入网包括至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统；所述方法包括步骤：

数据通过Iu接口，在所述核心网和所述接入网的所述至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统之间传输。

2.根据权利要求1的方法，其中每个所述至少一个接入系统包括至少一个收发信机设备和一个相关的收发信机控制设备，而且其中数据通过Iub和/或Iur接口，以所述Iu接口采纳的相同帧格式，在每个所述接入系统内传输。

3.根据权利要求1或2的方法，其中数据通过所述Iu接口，作为按UMTS规范规定编码的编码数据或根据GSM技术规范编码的编码数据传输。

4.根据权利要求3的方法，其中利用适合于传输GSM语音数据和电路交换数据的指定传输帧，通过所述Iu接口，传输根据GSM技术规范编码的所述传输数据。

5.根据权利要求4的方法，其中所述传输帧为语音帧、O&M帧、数据帧，或基于GSM建议的GSM 08.60.、GSM08.61.或GSM08.62.规范的扩展数据帧。

6.一种通信网络，包括

一个核心网和一个接入网，

所述接入网包括

至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统；

其中所述核心网通过Iu接口，连接到所述接入网的所述至少一个基于GSM的接入系统型的接入系统。

7.根据权利要求6的网络，其中每个所述至少一个接入系统包括至少一个收发信机设备和一个相关的收发信机控制设备，而且其中数据通过Iub和/或Iur接口，以所述Iu接口采纳的相同帧格式，在每个所述接入系统内传输。

8.根据权利要求6或7的网络，其中所述核心网包括一个网络单元，适合于根据GSM技术规范执行码变换功能，以及根据UMTS技术规范执行码变换功能。

9.根据权利要求8的网络，其中所述网络单元拥有所述Iu接口，用于连接所述接入网，而且拥有A接口，用于连接核心网控制设备。

10.根据权利要求8的网络，其中所述网络单元为与核心网控制设备相关的所述核心网的网关网络单元。

11.根据权利要求8的网络，其中收发信机控制设备适合于根据GSM技术规范执行控制功能，以及根据UMTS技术规范执行控制功能。

12.根据权利要求11的网络，其中所述收发信机控制设备拥有所述Iu接口，用于连接所述核心网。