CN1288628A - 将基站连接到蜂窝系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蜂窝无线网络和将基站(100)连接到蜂窝无线系统的方法,从而使得IP信息网络可用的地方都能够快速地自动安装基站,该蜂窝无线系统包括基站系统,该基站系统包括基站控制器(102)和至少一个基站(100)作为网元,在该方法中,基站控制器控制至少一个基站。本发明的特征在于,网元(100、102)通过采用分组协议的信息网络来连接,每个网元具有唯一的网元地址,使用分组协议的所述信息网络的网络配置信息在连接到信息网络的配置服务器(104)中维护,连接到网络的新基站首先与配置服务器联系,配置服务器将网络配置信息传送给基站。

Description

将基站连接到蜂窝系统的方法
本发明涉及一种包括基站系统的蜂窝无线系统，前述基站系统包括基站控制器和至少一个基站作为网元，在该蜂窝无线系统中，基站控制器控制至少一个基站。
本发明还涉及一种将基站连接到包括基站系统的蜂窝无线系统的方法，前述基站系统包括基站控制器和至少一个基站作为网元，在该方法中，基站控制器控制至少一个基站。
对数据传输系统的需求在不断增长。这尤其涉及无线数字数据传输系统，例如蜂窝无线系统，用户希望生成的业务更加复杂，例如各种数据业务。
典型的蜂窝无线系统包括固定基站网络，其中用户终端与系统的一个或多个基站通信。此外，蜂窝无线系统包括控制基站的基站控制器，以及移动业务交换中心。在蜂窝无线系统中，众所周知，连接蜂窝无线系统的多个基站，使得多个基站能够由一个基站控制器利用电信连接通过固定连接，例如电缆或者固定安装的无线链路，进行控制。
目前众所周知，网元间的传输连接一般通过2Mbit/s连接，即PCM(脉冲编码调制〕链路来实现。在最坏的情况下，运营商用于传输的2Mbit/sPMC链路被占用，上述容量的增加需要引入新的PCM链路。这种处理不仅成本昂贵，而且难以实现。
现有技术方案使得网络中基站间的电信连接的数量，即网络配置，能够被手工改变，但需要维护人员前往需要改变的所有基站。这相当费力，并且这种现有技术系统无法灵活改变网络结构。例如，无法按照业务量最重的基站每天改变不同基站的传输容量。最理想的是市区和市郊的移动电话运营商具有这种特性。
现有技术系统的另一缺点是，由于网络传输连接的手工配置，现有技术网络难以管理，因为无法从一点管理网络，在需要改变网络配置时，必须单独访问基站。
本发明的目的是提供一种蜂窝无线系统，以解决上述问题。这可以通过前序中描述的蜂窝无线系统来实现，其特征在于，在蜂窝无线系统中，网元通过采用分组协议的信息网络来连接。
本发明的另一目的是提供一种蜂窝无线系统中的基站安装方法以解决上述问题。这同样通过前序中描述的方法来实现，其特征在于，网元通过采用分组协议的信息网络来连接，每个网元具有唯一的网元地址，使用分组协议的所述信息网络的网络配置信息在连接到信息网络的配置服务器中维护，连接到网络的新基站首先与配置服务器联系，配置服务器将网络配置信息传送给基站。
本发明的优选实施例在相关的权利要求书中公开。
分组交换是这样一种方法，其中通过以分组方式发送数据来建立用户之间的连接，分组除了实际数据之外，还包括地址数据和控制数据。多个连接可以同时使用同一传输连接。在最近几年中，对分组交换无线系统的使用进行了研究，尤其是对数据发送进行了研究。如果只需要传输分组，则不必分配数据传输连接的全部时间。其结果大大降低了成本，在构造和使用网络时所需的容量较小。
本发明的基本思想是基站基于分组协议，例如因特网协议(IP)使用数据传输，基站系统包括自动配置的基站。该系统包括使用因特网协议，即IP信息网络的已知网元，例如基站，基站控制器和移动业务交换中心，已经新网元，即配置服务器。在新基站连接到网络时，它首先联系配置服务器以获取网络配置信息，即最近的基站控制器和其它相关网元的IP地址信息。基站的地理坐标在安装基站时就已输入基站，因此，在引入基站时，将它们发送给配置服务器。配置服务器还可以直接根据其IP地址估计基站的位置。当基站有最近的基站控制器的IP信息网络地址时，它可以建立到基站控制器的O&M(运营和维护)和信令连接，基站控制器开始以已知方式控制基站。基站控制器海利用基站的位置信息来分配无线频率给基站。
本发明的蜂窝无线系统和在蜂窝无线系统中安装基站的方法具有多个优点。蜂窝无线系统和在蜂窝无线系统中安装基站的方法使得IP信息网络可用的地方都能够快速地自动安装基站。利用基于IP自动配置的基站，移动通信网可以在不进行实际网络扩展的情况下实现临时扩展。这在例如大音乐会、体育事件、会议和群众在相对较短的时间内聚集在较小区域的其它情况下非常有用。在构造新的信息网络时，也可以利用已有的基于IP的网络结构。因此，它可以用于蜂窝网元。
此外，本发明的一个优点是，基站变得更快和更易于安装，因为基站安装人员必须执行的过程数量得以减少，并且实现自动化。此外，基站安装人员不必知道整个基站网络的结构。本发明的系统和方法减少了基站网络中的差错和错误的功能。
下面结合附图，通过优选实施例详细描述本发明，在附图中：
图1示出了具有自动配置基站的基于IP的蜂窝无线系统；
图2a和2b通过例子示出了语音和数据分组的单元数据分组；以及
图3示出的基于IP的基站系统还包括到其它信息网的网络连接。
下面以GSM网络为例来描述本发明，但本发明并不局限于此。
图1示出的基于IP的蜂窝无线系统包括基站系统(BSS，基站子系统)。在网元方面，基站系统包括基站控制器(BSC)102和至少一个基站(BTS，基站)100。在蜂窝无线系统中，基站控制器102控制至少一个基站100。采用分组协议的信息网最好是因特网协议，即IP信息网，网元地址是IP信息网络地址，即IP号码。
本发明的基本思想在于，蜂窝无线系统采用基于分组协议，例如因特网协议(IP)的数据传输。在最优选的实施例中，至少蜂窝无线系统的网元100和102通过采用分组协议的信息网连接。网元的操作基于网络配置信息和IP地址信息，换句话说，每个网元具有唯一的网元地址，该地址附在发送的分组上，根据该地址将信息发送到正确的网元。例如，基站100需要最近的基站控制器102以及其它相关网元的IP地址信息，才能与网元通信，发送并接收呼叫。已知的蜂窝无线系统网元包括基站100，基站控制器102，移动业务交换中心106，语音编码单元(TC，变码器)108，即变码器单元，即TRAU(变码器/速率适配器单元)单元，以及按照本发明的新单元，配置服务器(CFS)104。这些网元采用因特网协议，即IP信息网116。
移动业务交换中心106是属于移动通信网的设备，它中转移动通信网中的电信连接，之后，将其转接到其它电话网。移动业务交换中心106通常用于，例如监控和控制基站系统的操作，观察移动台在移动业务交换中心区域的位置，维护连接，将连接发送到其它信息网络，并且为呼叫选择路由。移动业务交换中心106与基站控制器102通信，后者则与基站通信。蜂窝无线系统的物理连接可以有所变化，换句话说，信息可以在网络中通过不同路由进行物理传输，这取决于给定时刻哪个路由正好空闲，但是逻辑连接总是IP网络，即因特网协议网络116。因此，信息总是逻辑上传送到同一地址，与信息通过哪个路由到达无关。语音编码单元108充当编码转换器，换句话说，它对语音进行编码和解码。
蜂窝无线系统网元的基站100是自动配置的，换句话说，自动实现一些功能，利用这些功能扩展系统，即硬件配置，改变不同部件，识别其分配。每个基站100的参数可以手工配置，包括IP地址。这种地址包括基站100的唯一的IP地址，与基站100的位置相关的地址，以及基站100的地理坐标。在安装基站时，将基站100的地理坐标发送给基站控制器。当基站投入使用时，或者配置服务器104根据基站的唯一IP地址确定基站100的位置时，基站100还将其地理坐标发送给配置服务器104。在IP网络中，多个网络互连。默认的网关是从一个网络到另一网络的连接，换句话说，如果信息需要传送给不在同一网络中的网元，则信息必须首先发送到默认网关，该网关知道如何根据IP地址转发该消息。配置服务器104的IP地址和默认网关的IP地址也是手工设置的参数。
在本发明的蜂窝无系统中，基站100的唯一地理位置最好通过卫星定位确定系统来确定。一种这样的卫星定位系统是GPS(全球定位系统)，通过它可以得到基站100的地理坐标。
这样，该蜂窝无线系统包括配置服务器104，它通过采用分组协议的信息网络连接到多个网元。在基站100连接到IP信息网116时，它连接到配置服务器104，从而基站100得到必要的网络信息。因此，网元的配置服务器104负责基站100的自动配置。基站100从配置服务器104得到的网络信息包括移动业务交换中心106、基站控制器102以及语音编码单元108的IP地址。
如果系统包括使用分组传输的无线业务，则蜂窝无线系统包括使用分组传输的无线系统的网元(SGSN，服务GPRS支持节点)110。配置服务器104还向基站100发送该网元的IP地址。使用分组传输的无线系统网元110负责该无线系统中移动性、信令和数据的路由寻址。
如果基站100具有最近的基站控制器102的IP地址，则基站建立到基站控制器102的O&M和信令连接，基站控制器102随后开始以目前众所周知的方式控制基站100。只要基站100在运行，到基站控制器102的信令连接就存在，而基站100和配置服务器104之间的连接只是暂时连接。基站100将其坐标发送给基站控制器102。基站控制器102根据地理位置信息，即坐标，为基站100分配空闲的无线信道，换句话说，分配无线频率给基站100。基站100与基站控制器102联系，它从基站控制器102接收软件，无线参数和网络参数。
因为因特网协议不保证业务质量(QoS)，即业务部分的组合效果，而这决定了用户的满意程度，所以网络必须配备有足够的带宽。基站控制器102监视发向基站100得业务量，如果在基站100得操作中，网元100和102之间的连接上出现的延迟比希望的大，换句话说，如果例如在呼叫建立或者无线信道使用和各种维护功能中，分组占用的时间超出了指定限制所允许的范围，则基站控制器102拒绝建立到基站100的多个连接。
图2a和2b通过例子示出了语音和数据分组的单元数据分组。来自呼叫的语音和数据分组在UDP/IP单元数据分组中传送。在最优选实施例中，几乎同时到达的多个分组可以在同一UDP/IP分组中传送。UDP/IP分组包括识别该连接的标识符。
图2a示出了IP头202，UDP头204，它是与TCP/IP协议相关联的基于单元数据的协议的标识符，连接标识符，以及GSM分组的TRAU帧208。连接标识符206表明下一GSM分组属于哪个呼叫或连接，换句话说，在最优选实施例中，连接标识符206是一个数字，即标识符，它表明语音分组属于哪个呼叫。因为基站100能够同时发送多个呼叫，每个呼叫必须配备有标识符，它向另一端表明该分组属于哪个呼叫。为了使分组以正确方式到达正确网元，分组必须具有地址，即头。在最优选实施例中，IP头包括接收机的IP号码和发射机的IP号码。UDP头同样是UDP分组的地址。
图2b示出了IP头202，UDP头204，连接标识符206-206c和GSM分组的多个TRAU帧208-208c。多个TRAU帧208-208c可以在GSM分组中一次性发送。多个连接标识符206-206c也是必要的，在分组中它们可以相同或者不同。在最优选实施例中，同时发送多个帧可以发送更多的数据，因为传输容量更大。
因为普通的IP网络没有数据保护，所以必须提供某种类型的保护或加密。在配置服务器104的连接上，网元100、102、108和110，以及移动业务交换中心106至少使用某种加密和防窃听措施。基站100和配置服务器104之间的连接必须能够保护数据。在其它网元间的连接上必须还可以使用某种标识。已知的加密方法包括数字签名，密钥协议和加密的使用，这防止了窃听，使得语音分组得以加密。
目前众所周知的是，网元间的传输连接通过PCM(脉码调制)链路来实现。因为PCM链路的容量难以增加，在本发明的方案中，在普通网元，例如基站100和移动业务交换中心106之间的连接上使用IP网络116，这种情况下，移动通信网能够临时扩展，而不需要通过基于IP的自动配置基站100来进行实际的网络扩展，这样，在构造新的信息网络时，可以利用已有的基于IP的网络结构。
图3示出了基于IP的基站系统，它包括到其它信息网的网络连接112和114。这样，基站系统是更大的实体的一部分。该图所示的所有网元按照图1的描述工作。
尽管以上结合附图的例子和GSM部件描述了本发明，但显然本发明并不局限于此，而是可以在后附权利要求书所公开的创新思想范围内以多种方式予以改进，并且同样的主要原理还可以应用于其它蜂窝网络，例如下一代网络(正在规划中的全球移动通信系统UMTS)和IMT-2000(国际移动电信2000)。

Claims (20)

1．一种包括基站系统的蜂窝无线系统，该基站系统包括基站控制器(102)和至少一个基站(100)作为网元，在该蜂窝无线系统中，基站控制器控制至少一个基站，其特征在于，在蜂窝无线系统中，网元(100、102)通过采用分组协议的信息网络来连接。
2．根据权利要求1的蜂窝无线系统，其特征在于，该蜂窝无线系统包括配置服务器(104)，它通过采用分组协议的信息网络连接到网元。
3．根据权利要求1的蜂窝无线系统，其特征在于，该蜂窝无线系统包括以下网元：移动业务交换中心(106)，语音编码单元(108)和采用分组传输的无线系统网元(110)，这些网元连接到其它网元(100、102)。
4．根据权利要求1的蜂窝无线系统，其特征在于，每个网元(100、102、106、108、110)具有唯一的网元地址，该地址附在发送的分组上，基于该地址将信息发送给正确的网元。
5．根据权利要求4的蜂窝无线系统，其特征在于，在基站中设置每个基站(100)的唯一网元地址，配置服务器(104)的网元地址，每个基站的唯一地理坐标，以及默认网关的网元地址。
6．根据任一前述权利要求的蜂窝无线系统，其特征在于，采用分组协议的信息网络是因特网协议，即IP信息网络，网元地址是IP信息网络地址，即IP号码。
7．一种将基站(100)连接到包括基站系统的蜂窝无线系统的方法，该基站系统包括基站控制器(102)和至少一个基站作为网元，在该方法中，基站控制器控制至少一个基站，其特征在于，网元(100、102)通过采用分组协议的信息网络来连接，每个网元具有唯一的网元地址，使用分组协议的所述信息网络的网络配置信息在连接到信息网络的配置服务器(104)中维护，连接到网络的新基站首先与配置服务器联系，配置服务器将网络配置信息传送给基站。
8．根据权利要求7的方法，其特征在于，配置服务器(104)向基站发送最近的基站控制器(102)的网元地址。
9．根据权利要求7的方法，其特征在于，基站(100)的地理坐标在安装基站时送给了基站控制器(102)。
10．根据权利要求9的方法，其特征在于，在引入基站(100)时，基站将其地理坐标发送给配置服务器(104)。
11．根据权利要求8的方法，其特征在于，配置服务器(104)根据基站的唯一网元地址确定基站(100)的位置。
12．根据权利要求7或8的方法，其特征在于，基站(100)建立到基站控制器(102)的O&M和信令连接。
13．根据权利要求9或10的方法，其特征在于，基站控制器(102)利用地理位置信息来分配无线频率给基站。
14．根据权利要求7的方法，其特征在于，移动业务交换中心(106)用于在信息网络中发送蜂窝无线网络的连接。
15．根据权利要求7的方法，其特征在于，在配置服务器(104)，网元(100、102、108、110)和移动业务交换中心(106)之间的连接上，至少使用某种加密或防窃听方法。
16．根据权利要求7的方法，其特征在于，如果网元(100、102)之间的连接上出现的延迟比希望的长，则基站控制器(102)停止联系基站(100)。
17．根据权利要求7的方法，其特征在于，语音和数据分组(208)作为单元数据分组发送。
18．根据权利要求17的方法，其特征在于，同时到达的多个语音和数据分组可以在同一单元数据分组中发送。
19．根据权利要求17的方法，其特征在于，在每个语音和数据分组(208)上附上标识符(206)，以将分组连接到正确的连接。
20．根据权利要求7到19中任意一项的方法，其特征在于，将因特网协议，即IP信息网络用作采用分组协议的信息网，IP信息网络地址，即IP号，用作网元地址，UDP/IP分组用作单元数据分组。
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