CN1147172C - 通信网络及路由选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明有关一种通信网络和路由选择方法，其中用户数据经由一个接入网(2)发送到一个通过第一接口与该接入网(2)连接的核心网络(7)中的一个网关设备(5)上。通过将一种控制信息从核心网络(7)经由第二接口送到网关设备(5)来对网关设备(5)进行控制，用户数据经由第一接口直接在接入网(2)与网关设备(5)之间发送。这样，用户数据被直接从接入网(2)发送到网关(5)，而可通过一个专用的开放控制接口来进行控制。因此，处理资源可由多个应用共享，可利用集群效应。此外，可通过一种连接因特网与移动网络的简单方法提供实时传输能力。
Description
技术领域
本发明有关一种通信网络，以及一种经由一个接入网将用户数据发送到诸如基于GSM(全球移动通信系统)技术的第三代核心网络的一个核心网络中的一个网关设备的方法。
背景技术
第三代移动通信系统除给终端用户提供终端及个人移动性之外，致力于提供增强型业务。与第二代系统相比，要求对终端用户到核心网络单元之间的所有性能都进行增强，即从移动终端到无线接入网络及固定网络。例如，通用移动通信系统(UMTS)就是一种采用B-ISDN(宽带综合业务数字网)核心网的第三代系统。
很显然，应用现有技术会导致增加许多有关所采用协议的问题。需进一步考察的最根本的一个方面是在保持UMTS设定的功能规范及性能目标不变的前提下，如何通过对现有的协议和功能性的再利用来尽可能减少规范协议所需的工作量。UMTS的基本原理正在开发，将被国际电信联盟(ITU)列为IMT-2000标准的一种建议。只要有合适的频率可用，UMTS/IMT-2000就可提供对下一代个人化的业务无处不在的无线接入。GSM运营者有几种选择来开展增强型业务。例如，他们可以采用GSM在现有频谱内开展UMTS/IMT-2000兼容的业务，可以采用GSM和WCDMA(宽带码分多址)在现有频谱内或者采用位于现有频谱内的GSM和WCDMA与位于新的2GHzUMTS/IMT-2000频谱内的WCDMA结合。采用所有这些方法都具有较低的初始成本；由于产出(roll out)与市场需求一致，投资灵活性很强；还可对现有GSM设备进行广泛再利用。WCDMA不仅完全向后兼容GSM，而且完全采用GSM作为核心网络，包括得到很好验证的GSM功能性。
CN 1211365 A(WO 98/27698)公开了一种在两个电信系统之间建立分组交换和电路交换的装置。为了建立一个分组交换连接，提供了一种分组交换转换器。另外，配置有一个电路交换转换器用于建立电路交换连接。而且提供一个共用的数据通信控制器用于在这些转换器和另一个电信网络之间建立连接。该共用控制器具有一个通往第一网络的接口以及一个通往第二网络的接口。
图1示出了第三代(3G)移动网络(UMTS，IMT-2000)的网络组成部分以及用来连接这些网络组成部分的相应接口。根据图1，GSM网络10通过一个Ater接口连接到第三代核心网络7。第三代核心网络7可基于GSM技术，即它可包含一个GSM移动交换中心(MSC)。在这种情况下，同一个MSC可通过一个开放的A接口调度GSM和3G两个无线接入网络。
3G无线接入网络(3G RAN)2通过一个Iu接口连接到核心网络7。这样，若有一个GSM MSC用于核心网络7中，Iu接口需通过一个互通单元(IWU)与该GSM MSC的接口相适配。此外，代码转换器(TC)(图中未示出)位于Ater接口及基于ATM(异步传递方式)的Iu接口的核心网络侧，其中语音以所编码的格式通过这些接口传送。这些TC使得Ater接口和Iu接口的编码分别与核心网络7的开放A接口所需的编码相匹配。置于Iu接口与A接口之间的TC是一种3G TC，可置于IWU内或作为3G RAN 2中无线网络控制器(RNC)的一部分。在后一种情况下，不提供Iu接口。另一种可能是给3G RAN2配置一个专用3G MSC。
核心网络7通过一个ISUP(ISDN信令用户部分)接口连接到PSTN(公用交换电话网)和ISDN(综合业务数字网)。ISUP接口提供所需的ISDN呼叫建立及控制功能。此外，核心网络7通过一个TCP/IP(传输控制协议/网际协议)接口连接到因特网。
这样，通过一个普通GSM移动台(MS)1a、一个兼具GSM及3G能力的MS 1b或一个具备第三代增强能力的3G MS 1c，可从GSM蜂窝网10或3G RAN网2经由同一个核心网络7接入因特网、PSTN或ISDN。
除了上述代码转换功能以外，核心网络7还可具备另外的适配功能，例如调制解调以及视频编解码。不过，与TC类似，需在每个接入网接口分别提供这些信号处理功能，从而需增加网络资源数量。
在另一方面，现在要求与其他网络的互连需具备通过基于IP(网际协议)接口的实时传输能力，因而需要一般被称为网关(GW)的互连设备，这又进一步增加了网络资源数量。因此，需要一种将移动网络连接到基于IP的网络的简单方法。而且，在诸如MSC的网络控制设备与实际的用户平面处理功能元件之间配置一个开放接口是很有益的。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种通信网络，通过这种网络可节省连接移动网络与其它网络所需的网络资源。
通过包括有至少一个接入网、一个经由第一接口与该接入网连接的核心网络以及至少一个终端设备的通信网络，可达到此目的，其中：核心网络中包含至少一个接入网控制设备，该设备通过经由第二接口传送一种控制信息来控制至少一个网关设备；通信网络可经由第一接口直接在接入网与一个网关设备之间路由发送用户数据。
此外，上述目的还可通过一种将用户数据经由一个接入网发送到一个通过第一接口与该接入网相连的核心网络中的一个网关设备的方法来实现，这种方法包括以下步骤：通过从核心网络经由第二接口向网关设备提供一种控制信息来控制网关设备；经由第一接口直接在接入网与网关设备之间发送用户数据。
这样，由于用户数据经由第一接口直接在接入网与网关设备之间发送，代码转换及其它数据处理功能所需的处理资源可由多个应用共享，因而可利用集群效应。由接入网控制体(如MSC)通过一个专用的开放控制接口来进行控制。这样，该接入网控制体就可对资源实现有效的长距离的控制。因此，根据本发明，只要所有用户平面处理功能元件能被一并置于一个3G移动网络中的网关实体内，就可切实节省资源。这样，控制与用户平面就可以分离。
第一接口可通过一个传输网络直接从接入网连接到一个网关设备。
第二种可能是将第二接口经由一个传输网络和另一个接入网控制设备连接到网关设备。
第三种可能是将第二接口经由接入网和第一接口连接到网关设备。在这种情况下，对网关设备的控制信息与用户数据一起传送，即带内控制，而在接入网控制设备与接入网之间提供带外控制。接入网将带外控制信息映射为带内信息。
最好是，使得第二接口可采用ISUP协议或MGCP(媒体网关控制协议)。第一接口可以是一个Iu接口。
最好是，用户数据可包含实时数据，如语音、音频和/或视频数据。在这种情况下，用户数据可采用RTP(实时协议)传输。这样，就可以通过因特网发送或接收实时音频及视频信息。
最好是，用户数据可通过一个分组网络发送，如ATM网络或IP网络。控制信息可通过一个TDMA网络传送，或者也可以通过一个诸如ATM或IP网的分组网络传送。
最好是，接入网控制单元为一个移动交换中心。
附图说明
下面将参照附图基于一个优选实施例来更详细地说明本发明，其中：
图1为一个包含有与固定网络相连的蜂窝网的通信网络的示意图；
图2为根据本发明优选实施例的一个核心网络的框图；
图3为根据优选实施例的三个实例表示网络组成部分之间信息流动的示意图。
具体实施方式
下面，基于3G移动网络对根据本发明的通信网络及路由选择方法的优选实施例进行说明。
图2为根据图1的GSM/3G核心网络7的示意图，其中包含有一个与诸如PSTN、ISDN或因特网的固定网络相连的网关设备GW 5。3G RAN 2通过一个Iu接口与用来服务于3G RAN 2的一个服务型MSC(SMSC)3连接。此外，3G RAN 2通过一个Iu接口和一个传输网络直接连接到GW 5。核心网络7中的SMSC 3执行控制以便将用户数据直接从3G RAN 2发送到GW 5。GW 5由SMSC 3通过一个专用的开放控制接口来控制。此外，GW 5通过一个MGCP接口与另一个MSC 4连接，MSC 4可以是一个服务型或非服务型MSC。GW 5可单独配置或集成到MSC 4内。
特别地，GW 5是一个提供电话电路上传送的音频信号与因特网或其它分组网络上传送的数据分组之间相互转换功能的网络单元。GW 5可以是一个集群(trunking)网关，提供电话网与话音经IP(Voiceover IP)网络以及下列设备之间的接口：接口到ATM网络的话音经ATM(Voice over ATM)网关、提供连接话音经IP网络的传统模拟接口的常驻(residential)网关、提供连接话音经IP网络的传统模拟或数字PBX(专用用户小交换机)接口的接入网关、提供连接话音经IP网络的传统数字PBX接口或集成“软PBX”接口的商用网关、可将调制解调器连接到电话电路上并提供因特网数据接入的网络接入服务器、可提供连接外部控制单元的控制接口的电路交换机或分组交换机。
MGCP接口是供外部控制单元控制GW设备用的一种接口。MGCP假定一种呼叫控制结构，其中呼叫控制“智能”位于网关之外，由外部呼叫控制单元来处理。MGCP假定这些呼叫控制单元或呼叫代理(call agents)会彼此同步，以向在它们控制之下的网关发送相关命令。MGCP没有确定使呼叫代理同步的方法。MGCP实质上是一种主/从协议，其中使网关执行由呼叫主体(如SMSC 3)发送来的命令。MGCP被设计为在外部看是单独一个VoIP(Voice over因特网)网关的分布式系统内的一种内部协议。
根据本优先实施例，用户数据可以经由不同于用来发送控制信息的网络的一个单独网络被发送到GW 5。该单独网络可以是诸如ATM网络或IP网络的一个分组网络。控制信令可采用一个TDMA或分组网络，如用户平面ATM网络或一个IP网络。因此，SMSC 3完全保持为一个处理控制平面的实体，使得在MSC与连接到核心网络7的无线接入网之间不再需要TC。控制信令可通过诸如IP网络的分组网络来完成。
下面根据图2和图3说明由SMSC 3控制GW 5的三个实例。
图3为信息流动示意图，其中数据及控制信息流用相应箭头来表示，每个箭头对应单独一种传输情况，靠上的箭头表示较早的传输。
图3中靠上(第一个)的箭头表示用户数据在一个移动台(MS)与GW 5之间流动。诸如实时话音、音频和/或视频数据这样的用户数据经由相应的无线接口从MS传送到RAN 2。随后用户数据经由Iu接口直接从3G RAN 2传送到GW 5。这样，在3G RAN 2与SMSC 3之间就不需要代码转换操作。诸如代码转换、调制解调、视频编码解码等数据处理功能可集中在GW 5上提供。
图3中第二个箭头表示从SMSC 3向GW 5提供控制信息的第一个实例。在这种情况下，SMSC 3经由一个MGCP接口连接到GW 5(参见图2中靠下的虚线)。这样，在此实例中控制信令直接从SMSC3传送到GW 5。因此，在SMSC 3与GW 5之间需要一个单独的控制平面连接。需要说明的是，可采用任何其他适合的协议来控制GW 5。
第二个控制实例用图3中的第三个箭头表示。在此例中，在3GRAN 2与GW 5之间进行一个单独的带内控制信令。这样，若3G RAN2与GW 5之间未提供自身的控制平面(如一个MGCP连接)，则需要一个专用资源用于3G RAN 2。另一种选择是，根据从3G RAN 2接收的带内信令可在GW 5中分配资源。另外，在SMSC 3与3G RAN2之间提供一个带外控制接口，其中3G RAN 2将带外控制信息映射成提供给GW 5的带内控制信息。
第三个控制实例用图3中的第四个箭头表示，其中SMSC 3通过与GW 5连接的MSC 4来控制GW 5。在这种情况下，在SMSC 3与MSC 4之间需要一个控制平面。这可通过例如一个更新过的ISUP接口来实现，如图2中靠上的虚线所示。在这种情况下，控制GW 5的MSC 4可将通过ISUP接口收到的控制信息映射成用来控制GW 5的MGCP。另一种选择是，MSC 4可采用一种已知方法来转换控制信息。
总之，本发明有关一种通信网络和一种路由选择方法，其中用户数据经由一个接入网发送到一个通过第一接口与该接入网连接的核心网络中的一个网关设备上。通过将一种控制信息从核心网络经由第二接口送到该网关设备来对网关设备进行控制，用户数据经由第一接口直接在接入网与网关设备之间发送。这样，用户数据被直接从接入网发送到网关，而可通过一个专用的开放控制接口来进行控制。因此，处理资源可由多个应用共享，可利用集群效应。此外，可通过一种连接因特网与移动网络的简单方法提供实时传输能力。
需要指出的是，上述优选实施例说明的通信网络及路由选择方法，可适用于经由一个核心网络与一个网关设备连接的任何接入网络。特别是，该核心网络和接入网络可以是任何类型的通信网络，而不限于某种蜂窝或移动网络。此外，任何适合的接入网控制体都可用来控制GW 5。上述优选实施例及附图仅用来说明本发明。本发明的优选实施例可在不脱离本发明的实质和精神的范围内有所变化。
Claims (26)
1.一种包括有至少一个接入网络(2)、一个经由第一接口与所述接入网络(2)连接的核心网络(7)以及至少一个终端设备(1；1a，1b，1c)的通信网络，其特征在于：
a)所述核心网络(7)中包含至少一个接入网络控制设备(3)，该设备(3)通过经由第二接口传送一种控制信息来控制至少一个网关设备(5)；
b)所述通信网络可经由所述第一接口直接在所述接入网络(2)与所述至少一个网关设备(5)之间路由发送用户数据。
2.根据权利要求1的一种通信网络，其特征在于所述第一接口通过一个传输网络直接从所述接入网络(2)连接到所述网关设备(5)。
3.根据权利要求1的一种通信网络，其特征在于所述第二接口经由一个传输网络和另一个接入网控制设备(4)连接到所述网关设备(5)。
4.根据权利要求1的一种通信网络，其特征在于所述第二接口经由所述接入网(2)和所述第一接口连接到所述网关设备(5)。
5.根据前述权利要求中任一项的一种通信网络，其特征在于所述用户数据包括实时数据。
6.根据权利要求5的一种通信网络，其特征在于所述用户数据包括话音、音频和/或视频数据。
7.根据权利要求6的一种通信网络，其特征在于所述用户数据采用实时协议传送。
8.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述第二接口适于采用综合业务数字网信令用户部分协议。
9.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述第二接口适于采用媒体网关控制协议。
10.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述接入网为一个无线接入网(2)。
11.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述用户数据经由一个分组网络路由发送。
12.根据权利要求11的一种通信网络，其特征在于所述分组网络为一个异步传递方式网络。
13.根据权利要求11的一种通信网络，其特征在于所述分组网络为一个因特网协议网络。
14.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述控制信息通过一个时分多址联接网络传送。
15.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述控制信息通过一个分组网络传送。
16.根据权利要求15的一种通信网络，其特征在于所述分组网络为一个异步传递方式网络。
17.根据权利要求15的一种通信网络，其特征在于所述分组网络为一个因特网协议网络。
18.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述通信网络为一个通用移动电话系统网络。
19.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述接入网络控制单元为一个移动交换中心(3)。
20.根据权利要求1至4中任一项的一种通信网络，其特征在于所述第一接口为一个Iu接口。
21.一种将用户数据经由一个接入网络(2)发送到一个通过第一接口与所述接入网络(2)相连的核心网络(7)中的一个网关设备(5)的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a)通过从所述核心网络(7)经由第二接口向所述网关设备(5)提供一种控制信息来控制所述网关设备(5)；
b)经由所述第一接口直接在所述接入网络(2)与所述网关设备(5)之间发送所述用户数据。
22.根据权利要求21的一种方法，其特征在于所述控制信息从所述第二接口提供给所述接入网络(2)，随即经由所述第一接口与所述用户数据一并被提供到所述网关设备(5)。
23.据权利要求21的一种方法，其特征在于所述控制信息从所述第二接口经由一个接入网络控制设备(4)提供。
24.根据权利要求21至23中任一项的一种方法，其特征在于综合业务数字网信令用户部分协议被用于所述第二接口。
25.根据权利要求21至23中任一项的一种方法，其特征在于媒体网关控制协议被用于所述第二接口。
26.根据权利要求21至23中任一项的一种方法，其特征在于所述第一接口为一个Iu接口。
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