CN1221155C - 在蜂窝无线电通信系统中监控通信的方法及其网络核心 - Google Patents

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Abstract

本发明与蜂窝无线电通信系统有关，该系统包括网络核心(21)，该网络核心包括交换机(28、30、32)、一个或数个对外部网络的网关(28、32)，用户管理装置(33)和记账管理装置(34、35)。包括能够与移动台(23)进行无线电通信的每个基站(24、42)的若干无线电接入网络(22、40)连接于网络核心交换机。所述无线电接入网络包括由蜂窝操作方用网络核心管理的接入网络(22)以及比由蜂窝操作方管理的接入网络具有实质更窄无线电覆盖区域以及实质更宽带宽的至少一个附加接入网络(40)。当通过网络核心和接入网络中之一建立与移动台通信时，产生确定所涉及接入网络的报告消息。

Description

在蜂窝无线电通信系统中监控通信 的方法及其网络核心
技术领域
本发明涉及蜂窝无线电通信网络的管理。
背景技术
在包括一组互连网络的常规电信系统中，这些网络的每一个都由单个操作方管理，每个网络为用户采集关于每个服务提供的信息，以便计算账单数据。随后把所采集的信息根据用户的身份分类，以便向用户或负责向用户子集收账的组织收账。
无线系统是这样的互连网络的例子。一个特点就是在某些条件下，网络用户有时会使用另一网络的资源。这称为漫游。
假设位于另一网络B的覆盖区域内的网络A的用户进行呼叫或进行任何其它可记账电信交易，网络B就用用户识别记录关于该交易的信息，该识别特别指示他的/她的归属网络。网络B根据用户身份对这些记录分类，并且它建立网络A的文件，特别包括关于漫游用户的记录。
如果互连网络A和B相互在其资源上呼叫以路由话务，那么每个网络记录描述到其他网络的话务，并且通过比较所交换的话务而不参照用户身份来执行跨越记账。这种情况通常是国际电话话务。
这种情况也可能是个人网络和公共网络的相互操作。公共操作方衡量在两个网络之间的网关处所交换的话务，并且据此对个人操作方记账。如果网络B属于比网络A高的层次(如A是区域电话公司，而B是全国操作方)，则网络A就使用网络B的资源路由这些通信。随后网络A的操作方必须支付由网络B提供的路由服务的费用。
在蜂窝无线电通信网络的领域中，ETSI(欧洲电信标准学会)已建议了互连大覆盖区域的蜂窝公共陆地移动网络(PLMN)，它具有宽带无线电接入网络(BRAN)。
BRAN通常是无线局域网(WLAN)，它根据ETSI标准可以是HiperLAN/1或HiperLAN/2类型的。这些HiperLAN网络是近程的并工作于约2.4或5.2GHz的频带。ETSI推荐HiperLAN/2协议以上的覆盖区域协议，以把这些WLAN与较广阔的网络连接，尤其是蜂窝网络。
该目的是为了使WLAN用户从由蜂窝网络提供的服务得到好处。
在美国有相似的WLAN标准，称为标准IEEE 802.11b和IEEE 802.11a。
发明内容
本发明的目的是为了组织蜂窝网络和WLAN之间的相互操作以使蜂窝网络的用户可使用WLAN的宽带资源。
这样，本发明提出用于在蜂窝无线电通信系统中监控通信的一种方法，该系统包括核心网络，该网络包括交换机、至少一个对外部网络的网关，用户管理装置和记账管理装置，该系统还包括连接于核心网络交换机的多个无线电接入网络，其中每个包括能够与移动台进行无线电通信的基站。无线电接入网络包括由蜂窝操作方用核心网络管理的第一接入网络以及比第一接入网络具有实质更窄无线电覆盖区域以及实质更宽带宽的至少一个第二接入网络。在通过核心网络和接入网络中之一与移动台通信期间，产生至少一条报告消息，其中包括与移动台相关的身份无关的所述接入网络的识别。
这样，在由蜂窝操作方管理的网络中登录的用户可使用第二BRAN型接入网的资源，从BRAN提供的极宽的频谱得益，并由此接入由连接于核心网络的外部网络(入IP网络)提供的宽带服务。这可用于增加对蜂窝网络公共接入的容量。
对于BRAN管理方提供的接入服务可由蜂窝操作方补偿BRAN管理方。这仅仅通过增强在核心网络中循环的报告消息而实现。随后，不同管理方法可应用于蜂窝操作方和BRAN管理方之间以补偿后者。该补偿可帮助为安装BRAN的成本提供资金。
本发明的另一方面涉及蜂窝无线电通信系统核心网络，它包括交换机、至少一个对外部网络的网关，用户管理装置和记账管理装置，交换机连接于多个无线电接入网络，其中每个包括能够与移动台进行无线电通信的基站网络，无线电接入网络包括由蜂窝操作方用核心网络管理的第一接入网络以及比第一接入网络具有实质更窄无线电覆盖区域以及实质更宽带宽的至少一个第二接入网络，核心网络包括在通过核心网络和接入网络中之一与移动台通信期间产生至少一条报告消息的装置，在报告消息中识别与移动台相关的身份无关的所述接入网络。
附图说明
在以下实施的非限制性示例的描述中，参照附图，本发明的其他特点及优点会显现，其中：
-图1是本发明所应用的蜂窝无线电通信系统结构的总图；
-图2和3是说明用于图1系统实体的通信协议堆栈的图。
具体实施方式
图1所示的蜂窝无线电通信系统包括由一般公共操作方管理的具有扩展覆盖区域(如全国范围)的蜂窝网络。
通常把这个PLMN分为核心网络21(包括互联交换机)以及接入网络22(提供与移动无线电终端23的无线电链路)。
在示例中，PLMN是GSM型(全球移动系统通信)的第二代网络。它结合GPRS(通用分组无线服务)型的分组传输服务。在GSM中，称为BSS(基站子系统)接入网络22由分布在网络覆盖区域上的基站收发信机(BTS)24组成，以通过无线电(Um接口)与移动终端23以及连接于核心网络21的基站控制器(BSC)通信，并且每一个BTS通过所谓的Abis接口监控基站24。
当然，本发明可应用于PLMN的其他类型，尤其可应用于UMTS(通用移动电信系统)型的第三代网络。
把核心网络21连接于固定网络，包括公共交换电话网(PSTN)10以及使用诸如X.25或IP(互联网协议)的各个协议(PDP、分组数据协议)的一个或多个分组传输网络。在图中的示例中，具有包括因特网的分组传输网络11。
核心网络21包括与访问位置寄存器(VLR)结合的移动交换中心28(MSC)。这些MSC确保电路模式电话或数据传输通信的电路交换。一些MSC用作具有固定网络的网关，尤其是具有交换网络10。把每个BSC 25通过接口A连接于一个或多个MSC 28。
对于分组模式，把核心网络交换机21称为GSN(GPRS支持节点)，它们通过所谓的Gn接口相互通信。
把通过Gb接口连接于接入网络22的BSC 25的分组交换机30称作为SGSN(服务GSN)。它们中的一些通过Gs接口与MSC通信以在电路和分组模式之间协调移动性。
称为GGSN(网关GSN)的核心网络21的其他分组交换机32用作具有分组网络的网关，尤其是具有因特网11。把这些网关32连接于SGSN 30以使移动终端23接入因特网。
核心网络21包括通过分别称为D、Gc和Gr的标准化接口与MSC/VLR、SGSN和GGSN通信的原籍位置寄存器33(HLR)。HLR是数据库，它位于一个或多个位置处，包含特定于PLMN用户的所有数据、主要是它们的署名、移动性和环境细节，以便处理所有与这些用户有关的服务请求。核心网络21进一步包括图1未示出的其他单元：短消息服务器(SMS)、终端寄存器(EIR)等。
图2和3是能够用于移动终端23和可通过属于因特网的一个或多个路由器接入的远端单元(比如IP服务器或用户终端)之间的分组模式通信的协议说明。在因特网12中，在OSI模型的第1层和第2层(L1、L2)之上，IP用作网络协议。当移动终端23接入因特网时，相应的IP层存在于其中。在TCP(传输控制协议)通话期间或通过UDP(用户数据报协议)数据报交换期间发生该接入，以使应用程序运行在移动终端23和远端单元上进行交换数据。
由ETSI(欧洲电信标准学会)公布的GSM建议03.60、03.64、08.16和09.61描述。用于PLMN中的GPRS协议在层2和对应用于移动终端23的IP层之间的Gn接口处存在附加IP和UDP层以及GTP协议层(GPRS管道协议，见3GPP(第三代合伙项目)协议层于2000年3月公布的版本3.4.0的技术规范3GTS 29.060)。可通过具有AAL5型第2层的ATM(异步传输模式)连接载送该Gn接口。
把通过移动终端23交换的IP数据报封装在SNDCP协议(子网从属覆盖协议)的数据单元中，该SNCDP协议在处理通过无线电接口发送的分组中寻址的LLC(链路层控制)协议之上。SGSN在GTP和SNDCP协议之间中继以在核心网络中发送这些数据报并到达BSS。
BSS 22在Gb接口上使用BSSGP协议(BSS网关协议)，在对它是透明的LLC层之上。该Gb接口可使用帧中继(FR)技术。在Um接口上第1层中使用GSM无线电协议，以及在第2层中使用MAC(媒体访问控制)和RLC(无线电链路控制)协议。
本发明涉及提供在核心网络中实施的用于记帐方法的有用数据，在本说明书的其余部分，在它的应用中提出分组模式数据传输(GPRS)不受此限制
除了先前所指出的元件，核心网络21包括一个或多个称为CGF(计费网关功能)的实体34，它在GPRS网络中参与记账功能。在该主题上，可参照由3GPP在2000年3月公布的版本3.1.1的技术规范3G TS 32.015。把GSN和CGS之间的标准化接口称为Ga。CGF实体34可结合在GGSN或SGSN中，或形成独立的单元。它连接于由PLMN操作方使用的记账系统35。
记账是根据从GSN始发的称为CDR(呼叫细节报告)的报告消息的，由CGF实时收集并由CGF在可能的预处理之后提供给记账系统。依照这些CDR，PLMN操作方根据其自己的管理方法控制其用户和外部操作方的记账。
在激活关于终端23的每个PDP环境时在SGSN中开启称为S-CDR的消息。当某些事件发生时(比如服务质量改变或计费时隙改变)把信息添加到S-CDR。当在用户的SGSN中结束PDP环境时，就关闭S-CDR并把它传送到CGF。时间标记的消息表示用户的身份(IMSI国际移动用户身份)并特别包含由SGSN采集的以下数据：
-通过无线电接口发送自和发送到终端的数据量，表示服务质量和用户协议；
-GPRS资源的使用，尤其关注终端的移动性；
-使用PDP地址的持续时间；
-表示终端归属PLMN、交互PLMN移动型(漫游)的情况下的所访问的PLMN以及当需要时，在创建S-CDR的时刻的用户更精确的位置。
SGSN可产生另一称为M-CDR的消息，包括与移动性管理协议链接的数据。
为终端服务的GGSN尤其可采集以下信息，它可把这些信息插入寻址到CGF的G-CDR消息中：
-源地址和目标地址；
-外部数据网络的使用；
-使用PDP地址的持续时间。
CGF 34记录由GSN传送的S-CDR、M-CDR和G-CDR消息，并可进行某些操作：滤波、合并以及关于记账的预处理等，它把CDR数据传输到执行记账处理的记账系统35。
在图1所示的系统中，一个或多个无线局域网(WLAN)连接于核心网络21的一个或多个SGSN 30。
WLAN 40提供比由BSS 22所提供的带宽大得多的带宽。但是它是近程局域网，而BSS是具有诸如全国覆盖区域的扩展网络。
作为例子，WLAN 40可以是HiperLAN/2型的。它包括连接于SGSN 30的网关以及分布在由WLAN(它通常对应一个或多个建筑物)覆盖的区域中的一组收发信机42。
PLMN 21、22(或是具有漫游协议的任何其它PLMN)的用户持有移动终端23，如果它们是多模式终端，还可通过WLAN 40通信。多模式终端结合了用于蜂窝网络(图2)以及用于WLAN的通信协议。当然，用户还可拥有与不同无线电接入网络兼容的若干终端。
图3说明不同的协议，这些协议能够参与因特网11和多模式终端23之间通过WLAN 40进行的数据交换。这些协议大部分与图2中的协议相同。在所示的例子中，核心网络21和WLAN 40之间的接口还可以是具有管道协议的帧中继(FR)类型的，所述管道协议在功能上相似于载送HiperLAN/2和IP(CL收敛层)之间的收敛层的协议数据单元的BSSGP。SGSN 30进行必要转换，以在核心网络中根据GTP协议而对于接入网络根据CL协议透明地发送IP分组。
作为WLAN 40操作例子的HiperLAN/2系统根据OFDM(正交频分复用)技术使用物理层(PHY)。WLAN 40和移动终端23还结合称为DLC(数据链路控制)的第2层，它结合了MAC-和RLC-型子层。在通过无线电接口的DLC协议数据单元的封装的形式中，并且借助对核心网络21的接口上的管道协议，WLAN 40透明地发送收敛协议数据单元。
当移动终端按此方式使用WLAN 40的无线电接入资源通信时，SGSN 30把所使用的接入网络的识别插入S-CDR消息，它可简单地从用于与移动终端通信的物理端口引出。当通过由蜂窝操作方管理的BSS实现接入时，SGSN可包括S-CDR中相同特性的表示，或者BSS可看作为默认的接入网络。
根据所使用的接入网络表示，记账系统35具有通过WLAN 40进行的呼叫而设定的账户，例如考虑从蜂窝操作方到WLAN管理方的返回。
这样，WLAN管理方的作用为备选的操作方。
同一WLAN可通过此方式与由不同操作方管理的若干核心网络相关联。
对于识别CDR消息中的接入网络，可提供为了这个目的保留的特别字段。另外，可使用标准中已规定的字段，例如在以上提及的规范3G TS 32.015的6.1.1节规定的“小区身份”字段。
还可以提供适用于衡量与SGSN 30交换的话务的WLAN的网关41，以便实现本地记账和/或提供为了在核心网络21中建立CDR所请求的信息。

Claims (6)

1.一种在蜂窝无线电通信系统中监控通信的方法，该系统包括核心网络(21)，该网络包括交换机(28、30、32)、至少一个对外部网络(10、11)的网关(28、32)、用户管理装置(33)和记账管理装置(34、35)，该系统还包括多个连接于核心网络交换机的无线电接入网络(22、40)，其中每个包括能够与移动台(23)进行无线电通信的基站(24、42)，其中无线电接入网络包括由蜂窝操作方用核心网络(21)管理的第一接入网络(22)以及比第一接入网络具有更窄无线电覆盖区域以及更宽带宽的至少一个第二接入网络(40)，并且其中在通过核心网络和接入网络中之一与移动台通信期间，产生至少一条报告消息，它包括与移动台相关的身份无关的所述与移动台进行通信的接入网络的识别。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述报告消息是在核心网络(21)的交换机(30)内产生的并被发送到记账管理装置(34、35)。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于第一和第二接入网络(22、40)操作于不同频带。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于第二接入网络(40)是用于进一步提供独立于核心网络(21)的通信链路的无线局域网。
5.一种蜂窝无线电通信系统的核心网络，包括交换机(28、30、32)、至少一个对外部网络的网关(28、32)、用户管理装置(33)和记账管理装置(34、35)，交换机连接于多个无线电接入网络(22、40)，其中每个包括能够与移动台(23)进行无线电通信的基站(24、42)，无线电接入网络包括由蜂窝操作方用核心网络(21)管理的第一接入网络(22)以及比第一接入网络具有更窄无线电覆盖区域以及更宽带宽的至少一个第二接入网络(40)，核心网络(21)包括在通过核心网络和接入网络中之一与移动台通信期间产生至少一条报告消息的装置，在报告消息中识别与移动台相关的身份无关的所述与移动台进行通信的接入网络。
6.按权利要求5所述的核心网络，其特征在于产生报告消息的装置位于把所述消息发送到记账管理装置(34、35)的交换机(30)中。
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