CN1256852C

CN1256852C - 在移动通信中与分组呼叫冲突无关地处理基于分组的数据

Info

Publication number: CN1256852C
Application number: CNB021434360A
Authority: CN
Inventors: 裴正坤
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: DE60227629D1; EP1298855A2; EP1298855A3; EP1298855B1; KR100414071B1; ATE401749T1; KR20030026762A; CN1411293A; US20030064726A1; JP3689077B2; US7177321B2; JP2003134126A

Abstract

在移动通信系统中，即使发生分组呼叫冲突时，只要移动站能够接纳分组呼叫，涉及基于分组的数据传输的分组呼叫处理也可以处理分组呼叫。在检测第一个接收的分组呼叫和第二个接收的分组呼叫之间的分组呼叫冲突之后，移动站确定网络服务访问点标识符(NSAPI)是否可用，及是否可分配来处理第二个接收的分组呼叫。这样，网络和/或移动站可以同时处理更多数量的分组呼叫，从而可以更有效和高效地处理基于互联网的应用及其它高速数据应用。这样的分组呼叫冲突检测和NSAPI分配技术适用于各种涉及数据分组传输、从而可能发生分组呼叫冲突的无线和/或移动通信环境，例如GMS、GPRS、UTMS等。

Description

在移动通信中与分组呼叫冲突无关地处理基于分组的数据

技术领域

本发明大体上涉及移动通信，特别涉及在移动通信系统中处理分组数据，即使发生分组呼叫冲突时，只要移动站能够接收或处理分组呼叫，也可以进行分组呼叫。

背景技术

近年来，蜂窝和移动电话已日益普及。蜂窝电话只是电信中称为“移动站”的一个例子。一般而言，移动站(MS)具有两个部件：移动终端(MT)，代表性地是作为无线调制解调器来访问无线接口的手机；和终端设备(TE)，代表性地是便携式电脑或个人数字助理(PDA)。但是，移动站具有移动终端和终端设备的综合功能。这样，移动站(MS)除蜂窝(移动)电话之外还可表现为不同的形式，包括带有移动终端性能的计算机(例如便携式电脑)。通过空中接口，例如通过无线电频率，在移动(或无线)通信系统(例如蜂窝电信网络)和移动站之间提供电信服务，包括无线互联网访问。

为了满足近来用户对无线互联网访问的需求和第三代(3G)网络(包括通用移动电话服务(UMTS)网络)发展的需要，一些GSM运营商正在倡导通用分组无线业务(GPRS)。GPRS被认为是GSM的业务或特征。ETSI(欧洲电信标准化协会)将其设计为在GSM的现有基础设施上实施而不影响现有的业务。此技术允许基于分组的数据传输，提高了现有GSM网络的数据速率。GPRS是得益于分组交换技术的GSM标准的一个主要发展，其为移动用户提供了突发数据传输应用，例如网络上浏览非常需要的高比特率。这样，GPRS使移动用户能够利用他们的移动站访问数据通信应用，例如电子邮件、企业内部网络及互联网。与电路交换的第二代(2G)技术不同，GPRS被称为所谓的“常开”服务，允许GSM运营商按照用户传输的数据量，而不是连接在网络上的时间长短来收费，从而以合理的成本提供高速互联网访问。

在此应该指出的是，本说明书主要与移动通信系统中的分组数据传输有关。这样，语音呼叫和相关的信号处理并不详细说明。另外，用于同时处理数据分组与语音呼叫的信号处理、协议及其它过程也不详细说明，以便于使数据分组传输的特征更清楚。

现有的GSM网络利用电路交换技术在用户之间传输信息(语音或数据)。但是，GPRS(与正在开发的UMTS网络)是利用分组交换，并且仅当数据正在传输时才会动态建立物理信道。一旦数据已经发送，为了更有效地利用网络而将信道资源(时隙或空中接口)重新分配给其他用户。

当分组交换数据离开GPRS/GSM网络时，将发送到TCP-IP(传输控制协议-互联网协议)网络，例如互联网或X.25。这样，GPRS包括用于与互联网协议(IP)环境和其它标准分组网络互通的新的传输和信令过程以及新的协议。

移动(或无线)通信系统可以包括不同的元件，包括交换网络和与其通信的移动站。特别地，GPRS技术利用现有的GSM网络(一种交换网络)，并增加了新的分组交换网络元件。

图1显示的是GPRS网络的逻辑结构。虽然本领域的的技术人员会理解构成GPRS网络的有各种网络元件(包括协议、接口等)，但随后只对一些相关的网络元件进行详细说明。

每个移动站(MS)2都有一个移动终端(MT)4，其代表性的是作为无线调制解调器访问无线接口的手机，和一个终端设备(TE)6。每个移动站2都与包括基地收发器台站(BTS)12和基站控制器(BSC)14的基站子系统(BSS)10保持通信，此系统执行与无线电有关的(例如无线空中接口)功能。当BSC 14提供控制功能和物理链路时，BTS12控制与MS 2的无线接口。

BSS 10与网络交换系统(NSS)20相连，此系统负责呼叫控制、服务控制和用户移动性管理功能。BSS 10包括归属位置寄存器(HLR)22、移动交换中心(MSC)24和访客位置寄存器(VLR)26。HLR 22是存储和管理关于用户的永久数据的数据库，包括服务简表、位置信息和活动状态。MSC 24负责网络的电话交换功能以及其它功能。HLR22和MSC 24通过所谓的Map-D接口相连。VLR 26是用于存储用户的暂时数据的数据库，并且MSC 24需要其为来访的用户提供服务。

由GPRS引入的网络元件是GPRS支持节点(GSN)，这是GSM网络支持分组数据服务所必需的。存在两种GSN：SGSN(服务GSN)28和GGSN(网关GSN)29。

SGSN 28类似于GSM移动交换中心和访客位置寄存器(MSC24/VLR 26)，控制网络与MS 2之间的连接。SGSN 28提供会话管理和GPRS移动性管理功能，例如越区切换和寻呼，并计算所发送的分组数目。SGSN 28通过所谓的Gr接口与归属位置寄存器HLR 22相连接，并通过所谓的Gs接口与MSC 24/VLR 22相连接。另外，SGSN 28通过所谓的Gn接口与其它SGSN 28和GGSN 29相连。SGSN 28通过所谓的Gb接口与BSC 14相连。GGSN 29与网络(例如分组数据网络PDN)30相连。PDN 30通过所谓的Gi接口与终端40相连，允许用户访问PDN 30。

为了开始分组数据的传输，移动站2必须通过所谓的“激活”过程首先把它自己连接到GPRS网络(一种交换网络)上，由此进行分组数据协议(PDP)环境(context)激活的过程。在此，若移动站2没有静态地址，则PDP环境向其分配一个互联网协议(IP)地址。激活后，移动站2可访问网络，请求资源，发送数据，在无数据传输时进入等待模式，及再次重复上述过程。

更特别地，PDP环境激活与SGSN 28的分组通信会话。在激活过程中，移动站2或者提供静态IP地址或者从网络请求暂时的IP地址。它还指定想要通信的访问点名称(APN)，例如互联网地址或互联网服务提供商。移动站2请求一些想要的服务(QoS)和网络(层)服务访问点标识符(NSAPI)。由于移动站2可建立用于不同应用的多个PDP环境会话，NSAPI用于识别具体应用的数据分组。此后，网络中的SGSN 28和其它元件进一步建立与移动站2之间的连接，以便于使分组数据在两者之间传输。对于给定的有效PDP环境，分组数据传输可以是上行链路数据传输(也就是由移动站始发)或下行链路数据传输(也就是由网络始发或移动站终结)。

移动站2指定其网络服务访问点和想要连接的分组数据网络(PDN)的访问点名称(APN)。APN指定了目标PDN网络标识符，例如“内部网络.公司名.com”，和运营商域名，例如“运营商名字.国家.gprs”。SGSN 28识别对应的GGSN 29并使其注意到移动站2。双向点对点路径或“隧道”由隧道标识符(TID)唯一地标识，并在SGSN28和GGSN 29之间建立。“隧道”是使所有封装的分组从封装点发送到解封装点的手段。在此情况下，SGSN 28和GGSN 29是隧道的两个端点。在移动站2一侧，PDP环境由网络(层)服务访问点标识符(NSAPI)标识。移动站2利用用于随后数据传输的适当的NSAPI来识别PDN 30。另一方面，SGSN 28和GGSN 29利用TID识别有关移动站2的传输。根据GPRS的实施，移动站2可指定为静态或动态的地址。例如，运营商可对移动站2指定永久(静态)PDP地址，或者动态地为每个激活的PDP环境指定不同的地址。另外，对于每个激活的PDP环境，被访问的网络可动态地为移动站2分配地址。

图2显示的是当存在分组呼叫冲突时，在移动通信系统中的移动站和交换网络(也就是GPRS/GSM网络的相关部分)之间的现有技术激活过程。在此，可以理解只考虑涉及所谓“分组呼叫”的数据传输。语音呼叫与分组呼叫可以并存，且两者之间可能会发生呼叫冲突。但是，在本说明书中并不详细说明语音呼叫和分组呼叫之间的冲突处理，以便于使处理分组呼叫冲突的特征更清楚。

为了交换两者之间的数据分组，移动站100和交换网络200(例如GSM网络、GPRS网络、或其中的部分)互相通信。当传输数据分组时，移动站100或者交换网络200始发所谓的“分组呼叫”。

在此，分组数据通信通常在不同的GPRS信道上进行。通常，若上行链路分组传输(从移动站100到交换网络200)已在某一信道上进行，则下行链路分组传输(从交换网络200到移动站100)在不同的信道上进行以避免发生分组呼叫冲突。作为选择，可为某些类别的分组呼叫指定优先级，以便于在某一信道上只有上行链路传输或下行链路传输。

更特别地，所谓的“分组呼叫冲突”可大概定义为移动站100与交换网络200同时向对方请求分组呼叫的情况。例如，当移动站100向交换网络200请求分组呼叫(S101)，在交换网络200发出有关成功或失败地处理从移动站100接收到的分组呼叫的回复之前，交换网络200同时又向移动站100请求分组呼叫(S102)时，即认为是发生了分组呼叫冲突。

此后，根据从交换系统200接收到的消息内容，移动站100可忽略从交换系统200接收到的消息，或向交换系统200发送拒绝消息(S103)。交换系统200一旦对移动站100的分组呼叫请求作出响应(S104)就开始交换分组数据(S105)。

处理分组呼叫冲突的现有技术方法使用对所有分组呼叫应用所谓“优先次序”的技术，以便于保持高优先级的呼叫而消除低优先级的呼叫。在现有技术中，从移动站100始发的分组呼叫(也就是上行链路分组呼叫)比从交换网络200始发的(也就是下行链路分组呼叫)具有更高的优先级。这样，当发生分组呼叫冲突时，分组数据传输过程只进行从移动站100始发的分组呼叫，而从交换网络200始发的分组呼叫将被消除或忽略。

发明内容

本发明人认识到交换网络和移动站之间进行的传统分组数据传输过程中的一些问题，并提供了解决方法。特别地，在现有技术中存在的问题是：由于将高优先级指定给了移动站始发的分组呼叫(也就是上行链路分组呼叫)，当移动站在同一信道上处理分组呼叫时，从交换网络始发的分组呼叫(也就是下行链路分组呼叫)不能进一步处理。

这样，为了至少解决这些现有问题，根据本发明，开发了一种处理移动通信系统的分组呼叫的方法，以便于即使当分组呼叫发生冲突时，若移动站可接纳分组呼叫，分组呼叫的处理也可进行。

另外，本发明可以增加可由交换网络和/或移动站同时处理的分组呼叫的数量，以便于有效利用不同的应用项目，包括互联网(或无线)数据传输、电子邮件服务、电子文档传输技术等等。

根据本发明，提供了一种在包括交换网络和至少一个移动站的移动通信系统中处理分组呼叫的方法，该方法包括：检测移动站分组呼叫请求和交换网络分组呼叫请求之间的分组呼叫冲突；响应于所述的检测，确定是否可分配网络(层)服务访问点标识符NSAPI来处理交换网络分组呼叫请求和移动站分组呼叫请求；以及如果能够分配NSAPI，则交换移动站和交换网络之间的分组数据，以处理交换网络分组呼叫请求和移动站分组呼叫请求。

附图说明

图1显示的是GPRS网络的逻辑结构；

图2显示的是根据现有技术的移动通信分组呼叫处理的示意图；以及

图3显示的是根据本发明的移动通信分组呼叫处理的示意图。

具体实施方式

虽然不同类型的无线和通信技术(例如GSM、通用移动电话服务(UMTS)、第三代(3G)移动系统等)将落入在本发明的适用范围内，但下面的说明主要集中在GSM和GPRS网络和技术上，对比上述的现有GSM/GPRS技术来举例说明本发明的不同特征。

本发明的要点在于交换网络(例如GSM网络、UMTS网络、3G网络等)与移动站之间的分组数据传输。这样，正如本领域技术人员可以理解的，出于简洁的目的，在此省略了对移动通信系统(例如GSM网络、UMTS网络等)中使用的其它元件和部件的详细说明，以使本

发明的说明更清楚。

图3显示的是根据本发明，当存在分组呼叫冲突时，移动通信系统的移动站和交换网络之间的处理过程。

在现有技术中，在移动站300向交换网络请求分组呼叫后(S201)，交换网络400作出反应，在发出有关成功或失败地处理从移动站300接收的分组呼叫的回复之前，向移动站300请求分组呼叫(S202)。但是，根据本发明的下列步骤与现有技术的不同。

在讨论本发明的细节之前，应了解的是利用不同协议，移动站和移动(或无线)通信系统(包括交换网络400)中的不同部件可以同时具有多个连接。

利用网络(层)服务访问点标识符(NSAPI)来区分利用不同协议的连接。也就是，NSAPI指定了所使用的协议类型。

一般地，网络(层)服务访问点标识符(NSAPI)是指用于从层3实体发送分组数据的服务提供点。通常，从移动站300提供的协议是具有分层结构的“协议栈”。在此，“协议”是在执行“层”的功能时，确定层实体(例如层3实体)的通信行为的一组规则和格式(语义和语法)。为了利用一种数据服务，必须使用各层提供的“基元(primitive)”。为了区分基元使用在什么地方，利用了服务访问点标识符(SAPI)，其中NSAPI是指用于传输分组数据的特定SAPI。这样，在请求分组呼叫之前，控制用于分配NSAPI的分组呼叫处理、检查NSAPI是否可用的协议是可用的。

更具体地，NSAPI是指定移动站300和SGSN(在背景技术中已说明)中的PDP环境的标识符。在此，PDP是指分组数据协议，例如IP或X.2.5，即用户使用的协议。SGSN是指服务GPRS支持节点元素，这是GPRS网络的新功能元素。另外，为了能够区分不同的分组数据协议，在移动站300中需要NSAPI。

通常，为分组协议提供16个NSAPI(0到15)，且一般来说，在处理分组呼叫时可使用并分配11个NSAPI(5到15)。NSAPI字段的具体值可是下列的任何一个：

0用于未来扩展的扩展机制
0用于未来扩展的扩展机制	1点对多点的多点传送(PTM-M)信息
2～4为未来用户保留	1点对多点的多点传送(PTM-M)信息
2～4为未来用户保留	5～15动态分配的NSAPI值

根据本发明，若确定NSAPI分配是可能的，则移动站300确定是否可以分配网络(层)服务访问点标识符(NSAPI)，并接收从交换网络400请求的分组呼叫(S203)。在此，移动站300中的处理器或处理装置(图中未显示)可进行NSAPI必要的确定和分配。

若NSAPI分配是不可能的，则移动站300忽略分组呼叫请求或向交换网络400发送“拒绝”消息(S205)。移动站300中的处理器或处理装置(图中未显示)可进行这些功能。

但是，若NSAPI分配是可能的，则移动站300回复交换网络400所请求的分组呼叫(S204)，并进行进一步的处理(S206～S208)。再一次，移动站300中的处理器或处理装置可进行回复并进一步处理。

在进一步处理中，交换网络400回复移动站300的分组呼叫请求(S206)，并随后发送有关移动站300的分组呼叫请求的最终回复(S207)。在此，交换网络400中的处理器或处理装置可为回复移动站300而进行信号处理。此后，分组数据可在移动站300和交换网络400之间进行交换(S208)。

这样，若11个NSAPI(5到15)中的任何一个是可用的(也就是存在未分配的NSAPI)，则可进行分组呼叫处理。若没有NSAPI可分配，则分组呼叫就不能进行，且进行呼叫失败处理过程。也就是，即使当移动站300和交换网络400之间发生分组呼叫冲突时，若存在任何可用于分配给控制分组呼叫处理的协议的NSAPI，则可进行分组呼叫。只有当不存在可用于分配的NSAPI时，才以类似于现有技术的方式进行分组呼叫冲突过程，拒绝来自交换网络400的分组呼叫请求。

根据现有技术，若在移动站300请求分组呼叫之后，但在接收到成功或失败回复之前，交换网络400请求了分组呼叫，这种情况无条件地(也就是绝对地)认为是呼叫冲突，且不再处理来自交换网络400的分组呼叫。但是，根据本发明，若移动站300可接纳此呼叫，则分组呼叫(来自交换网络400)可随后进行。

接纳分组呼叫的能力是指在处理分组呼叫的过程中使用的NSAPI的分配可能性。如果NSAPI分配是可能的，则呼叫可随后处理。在此，可分配11个NASPI(5到15)，这样允许使用多分组呼叫。若NASPI分配是不可能的，则进行分组呼叫冲突处理过程。

另外，本发明可以处理不同类型的分组呼叫(不仅是由交换网络400发送的呼叫)以处理分组呼叫冲突。例如，分组呼叫冲突检测和NSAPI分配过程可以用于允许或拒绝由移动站300发送的分组呼叫。类似地，本发明的技术可应用于解决发生在同一网络元件(例如移动站300、交换网络400等)发送的多个分组呼叫之间的分组呼叫冲突。这样，根据本发明，只要移动站300可通过分配可用的NSAPI而处理分组呼叫，不同类型的分组呼叫冲突都可解决。

因此，本发明利用分组呼叫作为基础的分组呼叫冲突处理方法可用于不同的应用项目，包括互联网(或无线)数据传输、电子邮件服务、电子文档传输技术、其它基于互联网的应用，以及其它高速数据应用。

本发明提供了一种在包括交换网络和至少一个移动站的移动通信系统中处理分组呼叫的方法和设备，此方法包括：检测第一分组呼叫请求和第二分组呼叫请求之间的分组呼叫冲突；响应于这个检测，确定是否可分配一个第一标识符来处理第一分组呼叫请求，和是否可分配一个第二标识符来处理第二分组呼叫请求；以及响应于这个确定，处理第一和第二分组呼叫请求。

另外，本发明提供了一种在包括交换网络和至少一个移动站的移动通信系统中处理分组呼叫的方法和设备，此方法包括：发送移动站分组呼叫请求；接收交换网络分组呼叫请求；检测分组呼叫请求之间的分组呼叫冲突；确定是否可分配网络(层)服务访问点标识符(NSAPI)来处理交换网络分组呼叫；若可以分配NSAPI，则发送通报交换网络分组呼叫接受的回复，或者若不能分配NSAPI，则发送通报交换网络分组呼叫拒绝的回复；接收通报移动站分组呼叫接受的回复；根据发送和接收的回复，在移动站和交换网络之间交换分组数据，以处理之间的分组呼叫。

如上所述，即使出现了分组呼叫冲突，只要移动站可以接纳分组呼叫，根据本发明的在移动通信系统中处理分组呼叫的方法也可以继续进行数据分组呼叫的处理。这样，本发明可以更有效地利用各种请求分组呼叫处理的应用。

虽然上述说明主要集中在GSM和GPRS技术上，但此领域的技术人员可认识到，本发明也可应用于涉及数据分组传输，从而可能发生分组呼叫冲突的其它无线和/或移动通信环境，例如UTMS。

UMTS是ETSI利用ITU的IMT-2000框架开发出来的第三代(3G)移动系统。UMTS将提供超过2Mbps的数据速度，使便携式可视电话成为可能。UMTS把分组和电路数据传输与网络虚拟连接的优点结合在一起，并且根据一些新兴数据服务的要求提供了用户计费的可选方法。这些方法可包括按位计费、按会话计费、包价收费、上行链路/下行链路不对称带宽，等等。另外，UMTS被设计成按要求提供数据速率，其与分组数据结合将使全部通信系统的操作都更便宜。

利用改进的无线接入方案和增强的核心网络，通过提供增加的容量、数据容量和大大增加的服务范围，UMTS致力于拓展和扩大现有移动、无线和卫星技术的性能。UMTS是全球系统，包括地面和卫星部件。卫星技术可容易地提供全球覆盖和服务，且有望对UMTS全球覆盖起到重要作用。UMTS正在进行标准化以保证在卫星和地面网络之间高效和有效的漫游及切换。

UMTS的发展和全商业性的使用将通过利用分组和高速数据操作扩展GSM的性能，以及通过采用现有GSM网络的子集和/或隔离的基于分组的网络的前UMTS试验的实际实施而实现。同样的，上述主要在GSM和GPRS技术方面说明的本发明的技术也可应用于UMTS技术。

本说明书举例说明了本发明方法的不同实施例。权利要求书的范围涵盖说明书中揭示的实施例的各种改进和等同结构。因此，应该对所附权利要求进行合理的、最宽广的解释，以涵盖与本发明揭示的精神和范围一致的各种改进、同等结构和特征。

Claims

1.一种在包括交换网络和至少一个移动站的移动通信系统中处理分组呼叫的方法，该方法包括：

检测移动站分组呼叫请求和交换网络分组呼叫请求之间的分组呼叫冲突；

响应于所述的检测，确定是否可分配网络层服务访问点标识符NSAPI来处理交换网络分组呼叫请求和移动站分组呼叫请求；以及

如果能够分配NSAPI，则交换移动站和交换网络之间的分组数据，以处理交换网络分组呼叫请求和移动站分组呼叫请求；如果不能分配NSAPI，则忽略分组呼叫请求或者向交换网络发送拒绝消息。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括，

根据所述拒绝，终止移动站分组呼叫和交换网络分组呼叫。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述的检测和确定是由移动站进行的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述的分组呼叫请求涉及激活分组数据协议PDP环境。

5.根据权利要求1所述的方法，其中为分组呼叫处理提供了16个NSAPI，这16个NSAPI中的11个可以分配。

6.一种移动站中的处理分组呼叫的方法，其中在移动通信系统中，该移动站向一交换网络发送移动站分组呼叫请求并从该交换网络接收交换网络分组呼叫请求，该方法包括：

如果能够分配NSAPI，则向交换网络发送分组数据并从交换网络接收分组数据，以处理交换网络分组呼叫请求和移动站分组呼叫请求；如果不能分配NSAPI，则拒绝交换网络分组呼叫请求。