一个典型的蜂窝无线网络包括多个移动无线单元,根据哪个无线基站能提供最好的无线链路,它们每个可以用作和多个固定无线基站中的任何一个进行无线通信。基站和移动单元间建立无线链路在移动交换中心(MSC)的控制下进行,MSC通过基站对去移动单元或来自移动单元的呼叫提供路由。在一次呼叫中,如果移动无线单元相对于无线基站移动,以便于移动单元与某第一个无线基站间的无线联系可能丢失,该移动交换中心(MSC)在某第二个基站和该移动单元间建立新的无线链路,且允许不中断该呼叫而使第一条链路断开。这个过程叫做切换。
为了促进与移动单元建立无线链路,蜂窝无线系统典型的情况是存贮关于被授权在该网络上工作的移动单元的数据。有两种类型的数据存贮器是本地位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器(VLR)。每个移动交换中心MSC具有一个VLR,它存贮了当前受该MSC控制的移动单元的详细资料,包括任何当前没有工作而最后一次工作时是受其控制的移动单元。详细资料包括关于该移动终端当前工作的基站的信息,它允许移动单元随时被定位置,以建立一个入呼叫,而且如果移动单元要呼出的话,允许快速地证实移动单元的身份。
HLR存贮关于移动单元的永久性详细资料,例如入网权及对呼入请求的号码翻译。它也识别移动单元当前登记的VLR。
如果移动单元的位置,在与网络联系后,被识别出不对应当前存贮在VLR中的内容,该VLR中的信息被更新。许多网络有多于一个MSC。如果移动单元的新位置处于一个不是先前它工作的那个MSC的控制下,移动单元的详细资料将不能在它的VLR中发现。新MSC的VLR从HLR中检索到它需要的用以识别该移动单元的数据。HLR然后更新移动单元正在处于其下工作的VLR的记录,将导致旧的VLR中记录删除。该位置更新可能在呼叫建立时或周期性更新业务处理中发生。
对用户来说无论他或她在何处,当然希望能使用相同的移动单元。然而,没有哪个蜂窝无线网当前具有全世界范围覆盖能力。他们通常覆盖有限的地理区域,典型的是对应于单个国家。为了让用户在不同的运营网络覆盖的区域使用同样的移动单元,漫游方案就在几个蜂窝无线运营者间建立起来。漫游方案允许用户连接到任何一个本地覆盖的网络,且允许用户供鉴权、呼叫路由选择、记费目的而被识别是他或她的“归属”网络的一个用户。漫游方案也可以用作允许一个用户在覆盖同样区域的多个运营者间选择,例如利用最优惠的费率。
漫游的原则要求每个网络的HLR可以和参加漫游方案的其它网络的VLR联络,这样移动单元可以当它与其它任何网络联系的时候被正确地识别,而且当它在其“归属”网络时,为呼入寻找路由而找到它的位置。
叫做GSM(全球移动通信系统)的蜂窝无线系统标准设计得可以支持漫游,而且有一些额外的电信业务。一个这样的业务是语音消息业务(VMS),它让不成功的呼叫者给被呼叫方留下消息以供随后的检索。消息存贮在与被呼方的HLR关联的语音消息中心(VMC)。为了提醒移动单元用户在移动单元VMC中有消息存在,用户在HLR中的记录被作了标志,这样当该用户下一次与网络联系时,有一信号发送到移动单元提醒用户有一消息的存在。
另一个功能是呼叫完成于忙用户(CCBS)业务,即当被叫方下一步要进行呼叫或当被叫方完成了一次在主叫方进行初次呼叫时正在进行的呼叫时,通知其初次呼叫没能得到应答的应用,这样主叫方能知道现在再作一次呼叫有可能会成功。
另一个这样的业务是对移动单元发送数据消息的能力,即一种叫做短消息业务(SMS)的功能。数据消息可以用作控制移动单元,例如让它在内置式显式单元上显示文本消息。
即使对于建立基本呼叫是兼容的不同的网络运营者,在漫游协议上可能提供不同的增强业务。
在GSM标准中,用于控制这些业务的指示器存贮在用户的HLR中。如果用户当前在漫游方案控制下正与另一个运营者的网络联络,这可能会导致严重的信令负担,因为用于操作业务的必要信令必须根据HLR寻找路由,而该HLR可能是在另一个不同的国家,甚至是在一个不同的大陆。然而,这确实保证了如果用户移动到了一个受另一个交换中心控制的区域,信息不丢失,因为用户始终与同样的HLR联系。如果在新的交换中心不存在该业务,指示器在HLR中保持置位,直到用户返回到原始的交换中心或另一个支持该业务的交换中心或指示器定时到。
这种方案在信令上是很没有效率的,因为即使该业务是用于作本地呼叫连接,用户当前的交换中心必须从用户的HLR获得数据并更新数据,而该HLR可能是在世界的另一边。这会对运营者的成本增加严重的额外开销。
根据本发明的第一个方面,提供一个包括多个交换中心的电信系统,用于建立与一个或多个网络终端的通信链路,这样一个网络终端可以在不同时刻通过不同交换中心,建立一个通信链路,至少一个第一和一个第二交换中心,具有寄存器装置存贮与网络终端有关的数据,这些数据是关于与终端的一个或多个功能相关的激活状态;其中当与网络终端的通信是从第一个交换中心转移到第二个交换中心时,提供从第一个交换中心的寄存器装置转移数据到第二个交换中心的寄存器装置的装置。
根据本发明的第二个方面,提供一种操作电信系统的方法,在系统中网络终端可以在不同时刻建立与不同交换中心的通信链路,而且关于与网络终端的一个或多个功能有关的激活状态的数据存贮在一个寄存器中,该寄存器位于单个终端当前正通过它建立通信的第一交换中心里面,其中当与网络终端的通信转移到第二交换中心,这些数据被发送到与第二交换中心关联的寄存器里。
这是有背于当前的GSM规程的。在GSM系统中,当一个移动交换中心(MSC)放弃对一个移动单元的控制,在关联的寄存器(VLR)中该移动单元的记录不被从用户HLR送来的删除位置信号删除。然而,在该发明中,该信息从与第一交换中心关联的寄存器转移到与其它交换中心关联的寄存器。
如果新的交换中心不能支持这些数据相关的业务,就会产生一个问题。这种情况下,数据可能会丢失,因为新的寄存器不能存贮它并且它从原来的寄存器中被删掉,这样当用户重新受原来的交换中心控制,或受某个能支持该业务的其它的交换中心控制,该业务不能激活。因此,例如,一条消息能保持存贮于用户的VMC中但不能给予用户提醒。相似地,CCBS业务也可能失败。
因此在一个可取的方案中,如果与网络终端的通信首先转移到一个不具有能存贮数据的寄存器的交换中心里,数据存贮在一个缓冲寄存器中,而且当与网络终端的通信转移到第二交换中心,数据被发送到与所说的第二交换中心关联的寄存器。在这种情形下应该注意到,第一和第二交换中心可能是一个而且是相同的。
在一个可取的方案中,该数据可用作在一次业务处理结束后,释放到一个网络终端的通信链路的控制装置,其中如果要与该终端再作进一步的业务处理,须防止释放全部或部分的通信链路。申请人的与当前申请有相同优先权的共同未解决申请(申请参考A24853)描述了提高这种业务的效率与可靠性的一种系统。
在可取的实施方法中,链路维持了一个预先确定的期间,它可以根据进一步业务处理的类型作选择。
可取地是,指示装置可以对应于存贮于消息设备中的文本或语音消息来设置,或对应于某第二个终端所作的首次业务处理呼叫,而指示第一终端已完成业务处理的信号要发送到该第二终端。对该网络终端的进一步的业务处理呼叫可能是一种信号,指示用户业务已经激活了(例如一条消息存贮于一信箱设备中)。如果在对该终端的进一步业务处理后链路维持一个预先确定的期间是有利的,为了让用户启动一个从该终端来的再下一个业务处理,因为有可能用户已被提醒该业务激活后,将作一次试呼以操作它(例如接入该信箱)。
该发明的实施方案现在将用举例子加上图示作参考进行描述,其中:
图1表示一个简单的蜂窝无线系统,包括两个移动交换中心MSCa,MSCb,它们是互连的而且与公共交换电话网(PSTN)是相连的,从而通过它与固定用户例如终端C相连。移动交换中心MSCa、MSCb每个分别有个关联的访问位置寄存器VLRa、VLRb,它们存贮关于这些移动单元的数据,其中这些移动单元当前在各自的移动交换中心MSCa、MSCb处登记。与移动交换中心MSCb相关的,还有用于存贮消息必须的系统:一个语音消息中心VMC,和一个短消息业务SMS。对其它的移动交换中心MSCa可以有相似的装置(未画出)。每个移动交换中心MSCa,MSCb控制各自的基站系统BSSa,BSSb。移动单元A与B可以通过移动交换中心MSCa,MSCb相互间通信。移动单元A和B可以在整个网络移动,并且与基站BSCa,BSCb中任一个能力移动单元A,B提供最强无线信号的基站建立通信。
图2,3,4是为三种不同业务进行业务处理管理过程中的六个阶段。为说明的方便,用户A,B,C在这些图中是在同一移动交换中心MSC下工作,在同一连接管理系统的控制下。与访问位置寄存器VLR关联,对每个用户有业务状态标志值指示器;标志F涉及用户B而标志F′涉及用户A(图3和4中未画出),用户C也可以有一个标志值指示器,但在用作说明的例子中不起作用,因此没有在图中画出。事实上,用户C可以是一个通过PSTN连接到MSC的固定终端,正如图1所示。连接管理系统(CM)是移动交换中心MSC的核心功能,在用户A,B,C与短消息业务设备SMS和语音消息中心VMC间作各种各样的连接。“连接管理系统”这个词用在该说明书中描述图1所示的网络实体和它们之间的通信协议。
图5说明了这些标志值从一个访问位置寄存器VLR1转移到另一个VLR2。移动用户B当前在与第一移动交换中心MSC1关联的第一访问位置寄存器VLR1处登记,如图示与第二移动交换中心MSC2作联络。移动单元B具有在本地位置寄存器HLR中的永久记录。移动交换中心MSC1和MSC2与本地位置寄存器HLR通信,对他们各自关联的访问位置寄存器VLR1,VLR2增或删移动单元。这些实施方法使用了与开放系统互连原则(OSI)一致的协议层的概念,以帮助处理大型通信系统的复杂性,正如电子工程师手册(F.F.Mazda编撰,第6版,1989年:Butterworths出版社)中58.2节所描述的那样。
在定义系统的各种实体间通信,协议是必须的。协议可以根据OSI原则分层,每一层分配特定的功能,例如数据链路(第2层)提供传输功能进行差错检测与纠正。
在两个网络实体,例如两个终端A,B,或一个终端与一个业务单元如移动性管理单元间,涉及到几个协议层。每一层使用从低层来的服务为上一层提供更强的服务。
当在远端节点中运行的应用之间的业务处理完成后,节点间的通信资源通常是按顺序释放的。从最高协议层开始,每个通信层结束它各自的协议关系。一旦所有的协议层都清除了,通信连接就自动释放了。
在移动环境中,OSI第3层(网络层)可以方便地划分为3个子层;最高子层是连接管理(CM),中间子层是移动管理(MM);最低子层是无线资源(RR)。这些分别提供了端到端连接的建立和维护,在基站间移动单元移动性处理(切换与位置更新)和无线通信的维护。
该发明允许与连接管理(CM)有关的信令连接释放和那些控制移动管理(MM)实体的信令连接释放分离。特别是,CM的连接释放与MM和更低层连接释放是分离的。MM和相应的较低层的释放是由一个控制元素或标志来管理,下面提到时叫做维持连接指示器(MCI)标志。在CM层的一次业务处理结束后,例如一次电话呼叫结束后,较低层不会自动释放。MCI标志的状态用作决定与一个移动站(MS)的信令连接是保持还是立即释放。依据于MCI标志的状态,在网络中采取不同的操作。该标志处于叫做连接维持保护(CMP)定时器的监督定时器的控制下。
维持MM连接用作另一次业务处理的技术可以用作提高某些业务的质量并提高支持这些业务的网络效率。
维持连接指示器(MCI)标志F存贮在访问位置寄存器VLR中,是用作决定是否在当前使用该连接的业务处理结束后维持一个现存的信令连接的基础。
符合这些协议的图1中系统的操作情况现将参考图2,3,4来描述。
由标志F,F′代表的MCI变量可以取几个不同的值,每个指示一个不同的状态。其中一个值(0)用作指示连接不需要保持而且可以立即释放。其他值用作指示某连接需要保持供其它用户使用。监督连接,确保它在一个预先确定的期间如果不使用的话要被释放(定时器到时)是非常有用的。该定时器到时可以防止任何可能的不正常事件。对不同的应用具有不同的定时器到时值可能是有用的。
MCI状态(标志F,F′)的编码具有两个可能的值;一个指示连接将要被立即释放了,另一个表示将要为另一个业务处理维持连接。对其中某个连接需要保持的每个MCI状态,连接维持保护(CMP)定时器可以和它关联。在该例子中,为提供灵活性,每个MCI状态可以被分配四个不同定时器值,包括0。依据相关的业务而确定时间。
表1列出了MCI状态和使用一个八比特组的相关的CMP定时器的一个可能的编码系统。
表1
维持连接指示器(MCI)状态 |
关联的CMP定时器 |
8 7 6 5 4 3 |
2 1 |
0 0 0 0 0 0 |
0 0 |
× × × × × 1 |
0 00 11 01 1 |
× × × × 1 × |
0 00 11 01 1 |
× × × 1 × × |
0 00 11 01 1 |
× × 1 × × × |
0 00 11 01 1 |
× 1 × × × ×1 × × × × × | |
MCI状态的意义二二八比特组位置连接立即释放连接为呼叫控制实体保留着连接为补充业务实体保留着连接为短消息业务实体保留着连接为语音消息业务实体保留着留着将来备用
在该表中“×”表示该状态可能是“0”,也可能是“1”,后一种情况表示第二个实体已作了标记。例如,在位置3和4(标志3和4都被激活)两个位置的状态“1”表示连接对呼叫控制实体和补充业务实体都正在保持着。如果是这样的话,定时器到时值是对应于作了标志的实体中最长的一个值。
如果连接在定时器到时之前还没有被使用的话,就要被释放。
在一次业务处理例如一次呼叫或一次周期性的位置更新结束时,在移动单元B和移动交换中心MSC之间的信令连接不会立即释放。检验MCI标志的状态,根据MCI标志的状态,在网络中会采取不同的动作。如果所有MCI标志的状态是0,表示没有新的业务处理等着使用现存的连接,通过发送一条清除命令消息给基站系统,连接被释放,而基站依次释放与移动站B的无线连接。从基站系统BSS收到反应后,与基站系统BSS的连接以正常的方式释放。如果某MCI标志F的状态表示有其它的业务处理可能使用该连接,与移动站B的现存的信令连接不被释放。该连接保持着供另一次业务处理使用。连接维持保护(CMP)可能被启动,以监督连接的维护直到新的业务处理开始使用该维持着的连接。如果一个新的业务处理被放弃了,而不再使用该维持着的信令连接,该信令连接在CMP定时器到时后被释放。在下面的例子中,对一个给定的用户在任何时刻只有一个MCI状态标志激活。
图2是呼叫完成于忙用户(CCBS)业务的规程。开始步骤a用户B与用户C通信。在步骤b中,用户A试图与用户B通信,如虚线所示。因为用户B忙,连接管理系统CM给用户A提供CCBS功能,标志F′置位,表示与用户A的连接将被维持着,提供呼叫控制功能允许被用户A使用的连接,以保证提供CCBS功能。如上所述,标志值依赖于业务的实质。在这种情况下,标志3′置位,表示一个呼叫控制功能。该标志设置得在一个预先确定的期间后到时。如果,在标志F′没有到时期间,用户A对使用CCBS功能的请求有反应,连接管理系统CM配置成监视用户B并且标志F置位(步骤C)。这一次,标志值是4′,表示已经被请求了一次补充业务。应答信号发送到用户A表示该业务已被激活并且清除标志F′。
用户B和C间的呼叫继续(步骤d)。当它完成时(步骤e),标志F的状况导致从移动交换站到用户B的信令连接保持畅通一个短的时间,该期间由标志值F及它关联的定时器决定。这允许连接管理系统CM提醒用户A,用户B此时已可以通信,这样不用建立完全新的连接就可以完成回呼(步骤f),其中建立新连接包括在移动交换中心MSC和用户B之间分配信道。标志F然后复位为0。
当移动站(用户B)与网络失去无线联系时,和CCBS业务有关的信息和MCI标志值保持存贮在VLR中。当用户B下一步与网络联系,不管是作一个与呼叫有关的业务处理或是作一个与呼叫无关的业务处理例如位置更新,VLR中存贮的信息用作在网络中执行不同的动作,例如保持连接供其它业务处理使用。如同下面就要描述的,参考图5,如果用户B下一步和与该MSC关联的不同的VLR联系的话,信息可能要转移到一个不同的VLR。
图3是短消息业务的规程。这样的业务用作指示一个用户他需要做某个动作,例如从语音消息中心检索消息,该语音消息在无法与该用户联系时收到,例如该用户超出了基站的范围或者已经关掉了他的终端。短消息功能可能在任何时刻都试图传送消息给用户B,但用户B当消息将要传送给用户B时(步骤a)可能不在无线联系的范围内。SMS设备被提醒消息还没有传送给用户B,业务中心存贮着该消息作为未来传送用。在步骤b)标志被置位,指示有消息存贮在SMS设备中。在步骤c)中,用户B与网络联系,例如做登记更新或进行新的呼叫。MCI标志表示这样建立的链路应该维持,允许该消息传送到用户B(步骤d)。在步骤e)中,消息被发送到用户B,标志值F复位到0。当消息被送走之后,如果它不是正被其它业务处理使用,与用户B的连接可以立即释放。另一种方法是,它可以再维持一段时间允许用户B对该消息采取某种操作,例如,接入该语音消息中心。
图4是另一种规程,其中语音消息中心自己启动反应。在该例中,用户B开始是无法进行联系的,因为他正在进行另一个呼叫。开始(步骤a)用户B与用户C通信。在步骤b)中用户A试图与用户B通信,如点线所示。因为用户B处于忙状态,连接管理系统CM把呼叫从A转移到一个语音消息中心VMC。标志F被置为值6。标志指示有消息滞留于语音消息中心VMC中。步骤e)中,用户B和C间的呼叫结束。然而,对于标志F的状态的反应是,从移动交换中心到用户B的信令连接保持畅通一段由标志值F决定的时间。这允许连接管理系统CM不用建立一个完全新的连接就建立语音消息连接(步骤f),新连接包括在移动交换中心MSC与用户B间分配信道。
应该注意到,在现行的蜂窝系统中,在一次业务处理过程中,如果移动单元在两个受不同交换中心控制的基站之间切换,虽然该呼叫通过另一个交换中心从该移动单元开始给予寻找路由,该业务处理仍受控制原先基站的交换中心的控制。当连接最终被释放了,进行位置更新,它将导致控制权转移到另一个交换中心。这就避免了如果不同的交换中心以稍微不同的方式工作可能会产生的问题。因此,在所描述的实施方法中,如果要求在业务处理结束时连接保持,MCI标志要置位,使用该连接的任何随后的业务处理也将也被第一个交换中心控制。交换中心可以属于同一或不同的运营者,但实际上分配成本和记费的管理上的困难迄今为止排除了在呼叫过程中漫游到一个不同的网络的功能。
根据如上所指申请人共未解决的申请的发明,用于转移标志值的系统现将要参考图5进行描述。
用户B开始在访问位置寄存器VLR1处登记。用户B然后通过发送一个信号S进行呼叫或进行其它的业务处理如登记更新(例如当用户首次打开移动单元)与移动交换中心MSC2联系。这种与呼叫无关的业务处理仅需要使用信令连接而不需要与呼叫有关的业务处理所需要的完全话音承载连接。该位置更新在呼叫没有进行中的任何时刻都可能发生,例如当用户打开移动单元或启动呼叫,或当移动单元已打开但未使用(“备用模式”)周期性进行的自动更新过程的结果。如果移动单元在呼叫的过程中移动到一个不同的交换中心的控制区域,当连接如上述最终被释放了,将会发生位置更新。
当访问位置寄存器VLR1和VLR2需要更新,以反映用户B已移动到了新的移动交换中心MSC2的业务区域。信号S被移动交换中心MSC2检测到,然后它发送位置更新信号LU给本地位置寄存器HLR,这要使用GSM的移动应用部分(MAP)协议。本地位置寄存器HLR发送删除位置消息CL给老的移动交换中心MSC1。因此,该过程服从标准的GSM位置更新协议。然而,不象标准协议,当删除位置信号在原先的移动交换中心MSC1被检测到,用于用户B的呼叫前后关系(allcontext)信息被转移到新的访问位置中心VLR2。转移是通过用户B的本地位置寄存器HLR所作。新的访问位置寄存器VLR2与第1个访问位置寄存器相同的方式处理包括标志信息F在内的呼叫前后关系信息。因此,使用B在新的移动交换中心MSC2将会得到相同的好处。
在新的移动交换中心MSC2不能支持1个或多个业务的情况下,这些业务的数据(F1)存贮在本地位置寄存器HLR中的一个缓冲寄存器中,直到用户再次与第一个移动交换中心MSC1或某些其他的能支持这些业务的移动交换中心进行联系。相似地,如果由于一个原先转移的结果,该数据F2已经滞留于缓冲寄存器中,而且新的移动交换中心MSC2能支持数据F2关联的业务(当前的移动交换中心MSC1不能做到),该数据F2从缓冲寄存器被转送到新的移动交换中心MSC2,存贮在它的访问位置寄存器VLR2中。
上述的实现方法是关于一个蜂窝无线系统而描述的。然后,相同的原理可以应用到任何用户可以在系统中各种地点出现的通信系统。例如,用于固定终端的,用户识别设备例如磁卡,可以用作识别用户和他当前在网络中的位置。