CN1175879A - 本地制定路由的方法及其变码器 - Google Patents

Abstract

通信系统的变码器安排成有选择性地将一个数据模式嵌入呼叫内,以在由转接器发出的呼叫中产生一个慢速率数据信道。该数据模式包括一个呼叫身份,它独特地标识出怎样通过通信系统制定呼叫路由。当呼叫回到转接器的随后的制定路由期间变码器检测此呼叫身份时,变码器识别通过转接器直接制定路由的呼叫,指令通信系统执行本地制定路由操作,控制信息的路由选择贯穿于通信系统,而呼叫中产生的业务信息通过转接器直接制定路由。

Description

本地制定路由的方法及其变码器

本发明涉及对本地级及其关联的信令方案的通信制定路由的方法，本发明具体地但非排他地可应用于对蜂窝通信网内的通信制定路由。

在电信系统的固定地点基础设施之间得到互联所需的成本是影响着提供出可行的、低价的电话系统能力的一个因素。更确切地说，不是建设基础设施的成本(基础设施成本在系统的使用期限内能稳定地折旧补偿)或是无线电通信系统中获得有限的空间接口许可的成本，而是与租用大容量、高坚实和高质量链络(诸如卫星链路和高数据率的兆比特数据流)相关联的重复的租费决定了业务成本。在蜂窝通信方面(诸如全球移动通信GSM)这个问题正变得日益显见；在GSM中，同一本地(地理)区域内的“移动对移动”呼叫和“移动对固定”网络呼叫的百分比在随着市场渗透率而增加。尤其是，对于有大量低税率呼叫的系统，这样的高质量链路的租费格外大，低税率呼叫诸如是大楼环境内的呼叫，这些呼叫本来可以在本地基站上选择路由，而不必在固定基站收发信机站(BTS)与固定的但物理上分隔的基站控制器(BSC)之间选择呼叫路由。

移动通信系统中，当前采用双重编码过程。具体地说，例如移动单元首先将语言编码，以便通过射频链路传输至基站设备。随后，固定的基础设施设备将进一步编码该信号，以在基站上传输来保证通过空间接口的完全和坚实的通信。

例如，对于GSM来说，移动单元将语言通信编码于16kb/s的数据率上，它包括13kb/s取样的语言和3kb/s的辅助信息，辅助信息诸如奇偶校验和纠错比特(如此等等)及同步信息。该16kb/s的语言与包含的三个其它的语言呼叫复用在一个时隙中，在陆地线上产生出64kb/s的一个信道。该信道依靠一个基站控制器(BSC)与至少一个固定基站收发信机站(BTS)相通信。如所知道的，BTS起一个网孔的作用而BSC起一组网孔的作用；网孔通常分配于不同的地区，其每一个由各别的收发信机管理。变码器(它对BTS接收到的编码方案提供出置换)对信道实施“去复用”，然后将每个语言通信编码为64kb/s脉码调制(PCM)格式，通过第一移动交换中心(MSC)透明、顺序地传输，再到第二MSC和第二变码器，进行PCM解码，使路由通往BSC、BTS，终究地或许去往另一个用户单元。

就具体的GSM系统的编码工作而论(只是用于说明的目的)，信息的一个TRAU(变码器数据率自适应单元)帧持续20ms，而语言取样率为每秒8000个样值。为此，在每样值由8比特字构成的情况下，每帧包含160个8比特的样值。于是，变码器的工作是将这160个样值编码成8比特的PCM字，提供出每帧1280比特的PCM信息(等效于64kb/s)。如所知道的，8比特PCM帧的结构指明一种信号级，在编码信息的重建中，最低有效位(LSB)与相对重要的后继的比特相比较，重要性很小。就此而言，在重建的编码信息中最高有效位(MSB)有最大的作用，因为在8比特的二进制字中它的比特值表明等级是LSB比特值的128倍。

本发明与题为“TRANSCODER AND METHOD FOR A NON-TANDOM CODING OPERATION”、同时提交、共同未决的英国专利申请(No.)相关联和补充了它，该申请也以摩托罗拉公司的名义提交，并引用在此作为参考。在该共同未决的申请中，通信网络的变码器之间的非级联工作是通过标识出变码器兼容性来达到的。一般地说(无需具体限制)，该共同未决的申请公开了这样的概念，亦即第一变码器被安排得可通过代码转换初始地双重编码信息，例如以脉码调制对单个的已编码语言进行代码转换。双重编码帧中的每个相继字周期性地使其LSB用预定的数据模式(指明变码器兼容性)中顺序的比特取代，以产生嵌入的慢速率数据信道。第二变码器被在安排得可初始地接收双重编码帧，搜索预定的数据模式，并当寻找到预定的数据模式时，将第二变码器安排得可重新配置其本身为声码器旁通方式(也即非级联工作)。一个反馈装置使第一变码器采用声码器旁通方式，借此，例如单个已编码语言的路由选择直接通过第一和第二变码器，无需应用双重编码及其相关的解码。

按照本发明的第一方面提供一种用以修改通信系统中第一与第二通信单元之间呼叫的制定路由的方法，该通信系统具有一个变码器，被连接来接收经由一个转接器自第一通信单元来的信息，该方法包括以下步骤：a)借助于变码器将一个呼叫身份嵌入于信息中，产生出一个编码的信号，该身份标识呼叫怎样通过通信系统来制定路由；b)将编码信号接通到通信系统中；c)在变码器处接收来自通信系统的信号，并尝试检测该信号中的呼叫身份；d)在检测出呼叫身份的情况下，使待制定路由的呼叫经由该转接器只往第二通信单元，已被如此识别出的转接器兼为第一和第二通信单元服务。

呼叫通常包含业务信道信息如有关的控制信道信息，但是，仅仅业务信道信息经由该转接器直接制定路由至步骤d)中的第二通信单元。

按照本发明的第二方面提供一种变码器，被耦连来接收自通信系统第一通信单元来的、经由一个转接器的信息，该通信系统被安排得可对第一通信单元与第二通信单元之间的呼叫制定路由，该变码器单元包括：a)通过嵌入一个呼叫身份以产生编码信号的装置，该呼叫身份标识出该呼叫如何制定路由通过通信系统的；b)将编码信号接通到通信系统的装置中；c)接收来自通信系统的信号并尝试检测出信号中呼叫身份的装置；d)响应于检测出呼叫身份使待制定路由的呼叫经由转接器仅往第二通信单元的装置，于是识别出的转接器兼为第一和第二通信单元服务。

在优选实施例中，变码器还包括：存储预定的比特序列的存储器；修改控制信息以使呼叫包括预定的比特序列的装置，预定的比特序列指明了第一与第二通信单元之间的呼叫已经只经由该转接器制定路由。该变码器还包括：在接收的信号中检测预定的比特序列的装置；和当预定的比特序列未检测到时使通过通信系统的呼叫制定路由反向的装置。

本发明借助于对BTS现场内的呼叫业务本地制定路由，无论是“移动对移动”呼叫和“移动对固定”网络(用户)呼叫，都可以极大地降低BTS与BSC之间互联的重复性成本。

现在，参照附图来叙述本发明的一个示范实施例。

图1示出按照本发明优选实施例的一个通信系统方框图。

图2示出嵌入数据模式的一个示例性格式，用以作为图1的通信系统中的通信协议。

图3示出图1中通信系统的更详细的方框图，其中包括发出于变码器的优选的通信协议的一个指示。

图4示出按照本发明优选实施例的本地制定路由的流程图。

参看图1，图中示出按照本发明优选实施例的通信系统10的方框图。通信系统10的蜂窝部分可认为包括MSC12，它经由第一变码器14(并通过通信资源15能支持业务信道信息和控制信道信息两者)连接至BSC16。BSC16连接至共用资源管理器18，后者控制第一交叉点交换机驱动器20(或等同物)的工作，然后驱动器20使业务信道资源24连接至BSC16的第一转接器22工作。第一转接器22又经由业务信道资源24连接至第二转接器26，后者在第二交叉点转接器驱动器28的控制下工作，驱动器28然后连接至BTS30。BTS30可以是皮蜂窝(picocellular)BTS，它又经由业务信道资源24连接至第二转接器26并因而连接至BSC16和MSC12。术语“业务信道资源”一般用来描述具有相关联的首标信息比特的众多业务信道。BSC16另外由控制信道资源32连接至BTS30，控制信道资源32用来管理业务信道资源上的信息流，并用于总体系统控制，这是人们所知道的。

可以理解在图1中通常仅有虚线代表专用的控制(信令)信道资源，而实线指明业务信道资源，虚互连线支持控信道资源和业务信道资源两者。此外，虽然在图1中已示明共用信道资源管理器18为一个功能上特别的方框，但通常它由BSC中的软件功能来实现。类似地，交叉点转接器驱动器可以共处在BSC、BTS内，或在转接器内。

关于通信系统10中互联的陆地线部分，MSC12经由第二变码器34(并通过能支持业务信道信息和控制信道信息两者的通信资源36与业务信道资源38两方)连接至专用小交换机(PBX)控制器40。PBX40经由业务信道资源38连接至第一转接器22，或者经由通信资源36连接至第三变码器42。第三变码器42还经由另一个业务信道资源44连接至第二转接器26。PBX40(它管理在本地陆地线系统内PBX信令的控制，因而它实现类似于BSC16中的功能)又经由控制信道资源46连接至共用电路资源管理器18。第三变码器42经由业务信道资源44和通信资源36连接至回声消除器48，而PBX50连接至业务信道资源44和通信资源36。

可以理解，在第二转接器26、BTS30和第三变码器42为一方与第一转接器22、BSC16和PBX40为另一方之间的互连通常可通过公共链路诸如由专用的E1链路(或诸如此类)提供的链路来实现。

为了实施本发明在可能时对呼叫在本地制定路由，需要两个不同的工作阶段：(i)识别哪些呼叫可以在本地制定路由；(ii)实施本地业务制定路由。

为了识别出何时应用本地制定路由所使用的机理是基于变码器将一种数据模式(它包含独特的呼叫标识)嵌入所选定的双重编码帧的每个相继的字中的这种技术。典型地说，借助于改变所选定帧内若干字中至少一个比特以将数据模式嵌入上行链路，重复(按时间)该数据模式作为嵌入的慢速率数据信道。为此，通常为了在字中变更所选定的比特对于在该字中转送的任何信息的重现，具有较小的重要性。

当上行链路中嵌入数据模式的变码器也在下行链路中接收同样的数据模式(因而独特的呼叫身份)时，系统实现本地路由选择便是可能的。另一种可选择的方案是，通信系统含有充分的智能，将蜂窝通信系统中从BTS来的上行链路内一个特定的变码器与连接到PBX上的不同的变码器联系起来，由通常地在BTS与PBX之间共用的转接器提供服务。在这两种场合下，连接至BTS的转接器26可由交叉点转接器驱动器(响应于共用电路资源管理器)给出指令，使呼叫本地制定路由，据此，从原理上无需在第二转接器26(或者第三变码器42)与第一转接器22(或者PBX40)之间发送业务信道信息。然而，控制信息仍然必须在这些或是分隔开的电路之间连通，以维持正常的系统工作，并确保当需要时能终结本地路由选择机理。特别是，呼叫建立、拆断和补充业务用的信令必须直接地(且透明地)在MSC12与固定网络(也即PBX50)或BTS30之间选择路由。当电路被识别为本地路由选择时，业务(例如语言或数据通信)可以直接地在BTS内(移动对移动的呼叫)信道编码器之间或者在一个BTS与一个外部固定网络之间制定路由。

如所理解的，当由第一和第二转接器(分别为22和26)的选择性闭合启动了本地制定路由时，本地路由选择中业务信道内的首标信息将足以容许系统在本地制定呼叫路由，因而需要一个附加的专用控制信道(在本地级)的问题可以避免。

现在参看图2，图中示出图1的通信系统内用于通信协议中嵌入的数据模式的一种示例性格式。如果作为示例目的可以认为由变码器产生的信息帧包含160个8比特的样值，则理想上嵌入的数据模式中应包含不多于160个比特(或许颇少于此数)。通常，数据模式中每个这种比特合乎需要地顺序代替所选定帧中每8比特样值的有关比特，以变更其信息内容，并产生出慢速率嵌入的数据信道。数据模式中包含独特的呼叫身份60，该独特的呼叫身份之前通常是同步码型62、话音编码数据比特64和信令状态比特66。此外，数据模式还包含备用比特68和奇偶校验比特70，前者可以用于收件人字段，供变码器始发信息转移，后者用于误码检测和纠错。

呼叫身份60可以由MSC号数、BSS号数和空间接口或固定连线电路号数的组合作出汇编。

话音编码数据比特64标识一种帧类型(诸如具有GSM帧格式，GSM扩展的帧格式或者半数据率或全数据率格式的帧)，并可以包含4个或更多比特，以允许有充分的范围用来定义可能会遇到的帧类型。信令状态比特66反映了变码器用意的附加指示，可以用来标识编码方案是双重编码PCM或16kb/s语言编码的语言，或者是在这两种数值之间变化。按此，2比特的信息已足够，其值因而可指配为从逻辑00至逻辑11。依照预定的数据模式，在需要最大保护的场合，可以采用诸如HDLC(高速率数据链路控制线)成帧技术。

就具体地在GSM环境中实现本发明而言，应用来识别何时实现本地路由选择方案的方法是基于在选定的64kb/s话音电路(它们接通至MSC)帧中LSB上发送带内的数据模式。带内数据模式(嵌入的数据信道)表面上不能从正常话音呼叫中检测出，正常话音呼叫一开始有效而不是目前经受本地制定路由的对象。对于变码器随后地在数据模式中标识出呼叫身份作为原始地编码的呼叫身份的场合，变码器将预定的比特序列加到64kb/s话音电路中MSB的选定的号数(譬如为4)上，以指明本地路由选择是有效的，并在系统中不然会互联的、相关的设备内建立起本地路由选择方式。

图3示出图1所示的通信系统10在某些方面更详细的方框图，包括从变码器(XCDR)发送出的优选TRAU帧通信协议80的指示。可以看到，变码器包含有处理器82，处理器82连接至存储器84，其中包含与数据模式相关联的信息86和预定的比特序列88。处理器82响应于进入的本地路由选择方式，以预定的比特序列对其PCM输出进行编码。处理器82还安排成能和谐地恢复出所接收到的任何的编码数据模式。变码器(XCDR)接着将4个MSB上预定的比特序列传输至MSC，MSC随后对预定的比特序列在通信系统内向前选择路由。照这样，在本地路由选择的呼叫中有效地参与的变码器内一个电路上将继续接收预定的比特序列，但在该电路停止接收这预定的比特序列的情况下(由于MSC已改变了呼叫路由选择或是已终结该呼叫)，变码器将在电路中的状态(条件)里识别出该变化，并通知BTS使该呼叫的正常制定路由反向。据此，这种结构确保了通信系统能快速地反转到正常的制定路由上运行，尽管为了避免在呼叫拆线期间不相干的处理有可能需要略微调谐定时参数用以对付本地制定路由的终结。

可以理解，由于上行链路成帧和下行链路成帧的不相同，需要对TRAU帧作某种处理，又变码器的正常流程受BTS信道编码过程的控制。尤其是，3kb/s的辅助(或头标)信息适应于确保上行链路和下行链路通信均结构合适，以保证正确的路由选择和识别。此外，本发明的优选实施例预想应用信道编码过程，以实现正常地由蜂窝或固定网络中变码器处理的流程控制功能，也即TRAU帧产生过程中的同步通常由信道编码器控制，并在变码器内实现。信道编码器故而必须能执行两种功能，且相应地自适应，因此可以知道，系统中蜂窝部分和固定点部分内的变码器需要处于控制的通信中。

图4示出按照本发明优选实施例的本地制定路由流程图。过程开始于步骤100。在步骤102，变码器接收信息，然后在步骤104将数据模式嵌入例如PCM编码的数据中。在以信号质量为代价时，数据模式可以在每帧中嵌入，而如果本地路由选择在建立时可以接受某种延时，则可以周期性地嵌入。然后，在步骤106，变码器确定上行链路中在数据模式内嵌入的独特的呼叫身份是否返回入下行链路中。如果独特的呼叫身份失落，则在步骤108上需要执行通信的正常制定路由，过程再返回至步骤102。当变码器在下行链路中接收到相同的独特的呼叫身份时，在步骤110上执行本地制定路由。在此种工作方式下，通过将预定的比特序列在步骤112中置于控制信道资源上，变码器向MSC提供一个控制信号。只要变码器在步骤114不对BTS通知以本地制定路由脱钩，则本地制定路由继续到步骤106，否则本地制定路由在步骤118上结束，系统返回至步骤100的正常工作。

可以理解，呼叫身份的嵌入是对前述的、共同未决的英国专利申请名称“TRANSCODER AND METHOD EOR A NON-TANDEMCODING OPERAT1ON”中设想的信息嵌入之补充，并且对先前不要求嵌入信息的选定帧内的字可加以变更，以扩展嵌入的数据信道来包含非级联和本地路由选择能力两者。另一种可替代的方案是，在选定帧的每个字中可以应用另一个比特。

虽然图1示出的通信系统10包含了一个蜂窝无线电通信部分和一个互联的陆地线部分，但可理解在对PBX无相互连情况的纯蜂窝系统内也可实施本发明。在此场合下，移动单元94和96如图3中所示地由单个BTS提供服务。

据此，本发明有利于是提供一种用于通过起服务作用的BTS对呼叫本地制定路由的机理，该机理容易实现，无需重大地变更现有的基础设施。可以理解到，本发明因而可避免向本地呼叫之外的电路传输业务信道信息而改善整个系统的能力和效率，也就是说，对于在其它的非本地通信中的应用可免去BTS到BSC和BSC到MSC的业务信道资源。

当然，应该理解，上文的说明是仅仅以实例的方式给出的，可以在本发明的范畴内作出细节上的修改，诸如将一般原理应用到数据通信中，特别是在变码器(MSC)之间的通信资源既是足够高质量的又是足够坚实的场合下。此外，虽然优选实施例的详细描述中具体地指的是周期性帧中最低有效位(LSB)的取代，但可以理解，实际上被取代的比特只需要在字的总体重建中其重要性比较小；所以其它的低阶比特也可以应用在嵌入预定的数据序列中(例如，对于8比特(256级)的字，次一个最低阶的比特也是比较地不重要的)。在这方面，就具体字而言的具体比特的重要性，取决于所讨论的问题中字的长度和结构(其长度和结构决定于具体的应用)，所以重要的是选择出这样的比特，它只有足够小的重要性，因而不会显著地污染在原始字中转送出的信息。另外，可以理解，虽然图1的变码器位置示出在MSC与BSC之间(事实上，在许多系统中通常靠近MSC)，但本发明不受此结构的限制，所以在示例的基础设施内可设想将变码器定位在其它位置上，特别地定位在BTS与BSC之间的位置上。

Claims (13)

1.一种用以修改通信系统的第一和第二通信单元之间的呼叫制定路由的方法，该通信系统具有一个变码器，被耦连来接收经由一个转接器来自第一通信单元的信息，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a)通过变码器将一个呼叫身份嵌入于信息中，产生一个编码的信号，该呼叫身份标识出该呼叫通过通信系统怎样制定路由；

b)将编码的信号接通入通信系统；

c)在变码器上接收来自通信系统的信号，尝试检测出信号中的呼叫身份；

d)在检测出呼叫身份的情况下，使该呼叫的路由选择经由该转接器只往第二通信单元，该转接器已被如此地识别出是为第一和第二通信单元两者服务的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在变码器处，修改供呼叫用的控制信息，以便包括一个预定的比特序列，该比特序列指明，经由该转接器只对第一和第二通信单元之间的呼叫制定路由。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：

在变码器处，尝试检测预定的比特序列；在预定的比特序列未检测到的场合下，使通过通信系统的呼叫制定路由反向。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，该呼叫包含业务信道信息和关联的控制信道信息，经由该转接器仅仅直接地使业务信道信息选择路由至步骤d)中的第二通信单元上。

5.根据上面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述的通信步骤以脉码调制(PCM)格式来执行。

6.根据上面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，第一和第二通信单元都是移动无线电通信单元。

7.根据上面任一项权利要求所述的方法，其特征在于，第一和第二通信单元其中一个是移动无线电通信单元，另一个是固定网络的用户单元。

8.一种变码器，被耦连来接收经由转接器自通信系统中第一通信单元来的信息，它被安排得可对第一通信单元与第二通信单元之间的呼叫选择路由，其特征在于，该变码器单元包含：

a)通过嵌入一个呼叫身份以产生编码的信号的装置，该呼叫身份标识出怎样地对通过通信系统的呼叫制定路由；

b)将编码的信号接通入通信系统的装置；

c)接收来自通信系统的信号并尝试在该信号中检测出呼叫身份的装置；

d)对呼叫身份的检测起响应的装置，可使得要制定路由的呼叫经由转接器只往第二通信单元，该转接器如此地识别出是服务于第一和第二通信单元两者的。

9.根据权利要求8所述的变码器，其物质征在于，还包含：

用以存储预定的比特序列的存储器；

用以对呼叫变更控制信息的装置，使控制信息中包括预定的比特序列，它指明经由该转接器仅仅对第一和第二通信单元之间的呼叫制定出路由。

10.根据权利要求9所述的变码器，其特征在于，还包含：用以在接收到的信号中检测预定的比特序列的装置；

在未检测到预定的比特序列的场合下，用以使通过通信系统的制定路由反向的装置。

11.根据权利要求8、9或10所述的变码器，其特征在于，呼叫身份是汇编成的，即将MSC号数、BSS号数和空间接口或是固定陆地线电路号数两者之一相组合而进行汇编的。

12.一种用以对通信系统中的一个呼叫本地制定路由的方法，实质上如上文中参考附图所说明的那样。

13.一种变码器，用以管理通信系统中本地制定路由，实质上如上文中参考附图所说明的情况那样。

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