CN1391771A - 分组数据业务的信道分配和释放 - Google Patents

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Abstract

一种电信系统(18)包括控制节点(24)和基站节点(22)。控制节点(24)保存空闲无线电信道的第一个清单(42)，为了第一种电信业务获得信道的时候要查询它。为特殊电信业务保存第一个空闲无线电信道清单(56)，第二个清单中的这些空闲无线电信道是特殊电信业务没有分配但是保持激活状态的无线电信道(例如具有建立起来的传输路径和同步)。一开始查询第二个空闲无线电信道清单，以便为特殊电信业务获得信道。如果第二个清单中特殊电信业务不能获得任何信道，就采用第一个清单中的空闲信道，用于特殊电信业务。特殊电信业务最好涉及分组数据传输(例如GPRS)。一方面，本发明通过为第二个清单中的信道提供定时器来解决潜在的容量问题。第二个清单中的每个信道都有一个定时器相对应，这个信道中没有任何通信信号的时候启动这个定时器。这个信道为特殊电信业务维持激活状态，这样就使得这个小区中的所有这些用户都能够快速接入特殊业务。只要定时器没有停止计时，特殊业务通信就能够获得第二个清单中的这个信道而不需要重新激活。但是当定时器停止计时的时候，这个信道被释放，放到第一个清单里去，在那里它又能够被所有通信使用。这些定时器值可以根据例如小区的处理器负荷或者通信负荷加以动态调整。

Description

分组数据业务的信道分配和释放
发明背景
本申请是1998年4月30日提交的第09069939号美国专利申请，现在是美国专利5978368的部分继续申请，在这里将它全部引入作为参考。
1.发明领域
本发明涉及蜂窝通信，具体而言，涉及数据业务的无线电信道分配和释放。
2.相关技术
近些年来，蜂窝电话已经越来越普及。蜂窝电话仅仅是电话术语中叫做“移动台”或者“移动终端”的装置的一个实例。通过空中接口，例如通过无线电通信，在蜂窝电信网和移动台(例如蜂窝电话)之间提供电信服务。在任意时刻，活动的移动台通过空中接口跟一个或者多个基站进行通信。基站则是由基站控制器(BSC)进行管理。基站控制器通过控制节点跟核心电信网连接。控制节点的实例有跟PSTN和/或ISDN这种面向连接的电路交换网连接的移动交换中心(MSC)，以及用于跟因特网这样的分组交换网连接的通用分组无线电业务(GPRS)节点。
除了蜂窝电话以外，移动台可以有各种形式，包括具有移动终端能力的计算机(例如膝上型计算机)。在一些形式中，移动台能够提供不同类型的业务或者多媒体业务。换句话说，移动台能够执行几种不同类型的程序(也就是“应用程序”)，跟用户交换信息。这些应用程序的实例有因特网浏览器和电子邮件程序。几个多媒体应用程序可以驻留在同一个移动台内。
例如在欧洲使用的一种标准化的移动通信系统是全球移动通信系统(GSM)。GSM包括一些标准，规定了各种业务的功能和接口。GSM系统中的数据业务是通用分组无线电业务(GPRS)。GPRS跟现有数据业务的不同之处在于GPRS是一种分组交换业务，而不是电路交换数据业务。尽管(在GSM中)电路交换数据用户在数据呼叫期间总是跟无线电网络连接着(例如即使不传输任何数据)，GPRS用户仍然只有在以下情况中才会跟无线电网络连接：(1)移动台需要发射信号或者(2)网络有东西要发射给移动台。换句话说，在GPRS中，在使用计算机的过程中移动台(例如具有移动终端的计算机)并不总是跟网络保持连接，而只是在交换信息的时候才这样。
GPRS业务是通过GPRS分组数据信道(PDCH)提供给连接的。为请求这种连接的连接预留GPRS分组数据信道之前，必须首先从其它数据业务和语音业务也能够使用的一组信道中将GPRS分组数据信道分配给GPRS。叫做GSM空闲清单的这样一组信道里可以使用的信道的清单保存在基站控制器里。
分组数据信道的分配不仅涉及基站控制器(BSC)中GPRS信道分配程序的性能，还涉及(例如基站中)GPRS信道激活程序的性能。尽管基站控制器分配分组数据信道所需要的时间非常短(一到两毫秒的量级)，但是GPRS信道激活程序所需要的时间比较长(例如大约100毫秒)。
GSM的标准文件对GSM信道的分配没有怎么涉及。关于信道激活，GSM标准文件说明了首先由基站控制器选择信道，然后激活GSM信道。关于这一点请参考1996年7月的GSM技术规范08.58，5.2.0版。
GSM规定了一个信道释放程序，基站控制器会释放不再需要的无线电信道。按照这个GSM信道释放程序，基站控制器将释放的信道返回GSM空闲清单。基站控制器还发送一个RF CHANnel RELease消息给基站中相关的发射机/接收机，说明要释放哪个信道。释放了这些资源以后，基站发送一则RF CHANnel RELease ACKnowledge消息给基站控制器。
考虑到上面描述的GPRS的特性，能够快速地接入GPRS是必不可少的。接入和释放信道的现有电路交换方案对于GPRS而言都不理想。在现有的电路交换方案中，解除分配的时候释放信道。但如果此后必须再次分配信道，就必须再一次执行非常费时的信道激活程序。
因此需要一种信道快速分配和适当的释放程序，例如用于GPRS，这一点也是本发明的目的。
发明简述
电信系统包括控制节点和基站节点。控制节点保存着空闲无线电信道的第一个清单(GSM空闲清单)，为第一类电信业务获得信道的时候需要查询它。空闲无线电信道的第二个清单(GPRS空闲清单)是为特殊电信业务保存的，第二个清单中的空闲无线电信道是特殊电信业务没有分配，但是已经激活的无线电信道(例如在控制节点和基站节点之间已经建立起传输路径和同步)。为特殊电信业务获得信道的时候最初查询空闲无线电信道的第二个清单。如果第二个清单中没有任何信道可以供特殊电信业务使用，就将第一个清单中的空闲信道用于特殊电信业务。特殊电信业务最好是涉及分组数据传输(例如GPRS)。
在一个实施方案中，控制节点是基站控制器，第二个清单在分组控制节点中保存。分组控制节点可以跟基站控制器在一起。
一方面，所有潜在的容量问题都是通过为第二个清单(GPRS空闲清单)中的信道提供定时器来解决的。第二个清单中每个信道都有一个定时器相对应，这个信道上没有任何通信信号的时候启动这个定时器。信道为特殊电信业务保持激活状态，这样就能够使小区中所有用户都能够迅速地接入特殊业务。只要定时器不停止计时，特殊业务通信就能够使用第二个清单中的信道，而不需要重新激活。但是当定时器停止计时以后，这个信道被释放，放进第一个清单里，于是所有通信都能够使用这个信道。可以根据小区内处理器的负荷或者通信负荷动态地调整或者改变定时器的值。
附图简述
通过下面对本发明的优选实施方案所进行的具体描述，同时参考附图，能够获得对本发明的上述目的和其它目的、特征和优点非常清晰的了解，在这些附图中相同的引用字符指的是相同的部件。这些图不一定是按比例画出来的，它们强调的是说明本发明的原理。
图1是移动通信网的一个示意图，它包括本发明第一个实施方案中的一个信道分配方案。
图1A是移动通信网的一个示意图，它包括本发明第二个实施方案中的一个信道分配方案。
图2说明图2A和2B之间的关系。
图2A和2B是一个混合流程图/原理图，说明本发明一种模式里信道分配方案的基本步骤。
图3是图1所示网络中包括的基站控制器(BSC)的一个实例，它按照本发明的一种模式工作。
图3A是图1A所示网络中包括的基站控制器(BSC)的一个实例，它按照本发明的第二种模式工作。
图4是一个流程图，它说明按照本发明的第一种模式将信道放到GPRS空闲清单里去的程序。
图4A是一个流程图，它说明按照本发明的第二种模式将信道放到GPRS空闲清单里去的程序。
图4B是一个流程图，它说明按照本发明的第二种模式将信道从GPRS空闲清单里去掉的程序。
图4C、4D和4E是一些流程图，它们说明按照本发明的一般技术为本发明的第二种模式动态地设置定时器时间的基本步骤。
附图详述
在以下描述中，为了进行说明，而不是进行限制，给出了体系结构、接口、技术等等具体细节，以便全面了解本发明。但是本领域里的技术人员会明白，本发明可以用这些具体细节以外的其它实施方案来实践。此外，省去了对众所周知的装置、电路和方法的详细描述，以免喧宾夺主。
图1画出了一个电信网18，其中的移动台20通过空中接口(例如无线电接口)23跟一个或者多个基站22通信。基站22通过陆线跟也叫做无线电网络控制器(RNC)的基站控制器(BSC)24连接。基站控制器24则通过叫做移动交换中心26的控制节点跟云28表示的电路交换电话网连接。另外，基站控制器(BSC)24跟提供服务的GPRS支持节点(SGSN)25连接，并且通过干线网27跟信关GPRS支持节点(GGSN)30连接，还通过它跟云32表示的分组交换电话网(例如因特网X.25外部网)连接。
信关GPRS支持节点(GGSN)30提供外部IP分组网和X.25网的接口。信关GPRS支持节点(GGSN)30发射数据格式、信令协议和地址信息，以便允许在不同网络之间进行通信。干线网27是一个因特网协议(IP)网。提供服务的GPRS支持节点(SGSN)25为跟SGSN业务区之间交换的数据包选择路由，并且为实际上在SGSN服务区内的GPRS用户提供服务。提供服务的GPRS支持节点(SGSN)25为移动台提供鉴权、加密、移动管理、计费和逻辑链路管理这样的功能。GPRS用户根据位置不同可以由网络中的任意SGSN提供服务。GPRS通信信号从提供服务的GPRS支持节点(SGSN)25传递给基站控制器(BSC)24，并且通过基站(BS)22传递给移动台20。提供服务的GPRS支持节点(SGSN)25和信关GPRS支持节点(GGSN)30的功能可以放在同一个节点内，也可以在不同节点内，如图1所示。
如同本领域中的技术人员都了解的一样，当移动台20进入移动电话连接的时候，信令信息和用户信息帧通过指定无线电信道的空中接口23从移动台20发射给一个或者多个基站22。这些基站拥有无线电收发信机，发射和接收这个连接中的无线电信号。对于这一连接中从移动台20到其它方的上行链路上的信息，基站将获得的无线电信息转换成数字信号，转发给基站控制器24。基站控制器24协调这一连接中涉及到的多个基站22，因为移动台20会到处移动，会在这些基站22之间进行切换。在上行链路上，基站控制器24从一个或者多个基站22拾取用户信息帧，在移动台20和其它方之间获得连接，而不管对方是在PSTN/ISDN 28上还是在因特网32上。
本发明的基站控制器(BSC)24包括一个BSC中央处理器(BSC CP)40。这个BSC中央处理器(BSC CP)40包括一个GSM空闲清单42，它包括可以分配而不管实质如何的信道的一个清单。下面参考图3更加详细地描述基站控制器(BSC)24。
图1所示的电信网18也包括一个数据包控制单元节点，用数据包控制单元(PCU)50表示。数据包控制单元(PCU)50可以不跟电信网18其它节点在同一个地方，也可以跟另一个节点在一起。在这里参考图3描述的实施方案中，数据包控制单元(PCU)50跟基站控制器(BSC)24在一起。数据包控制单元(PCU)50包括例如一个PCU中央处理器(CP)52和一个或者多个区域处理器，其中的一个PCU区域处理器(RP)54在图1中说明。对于本发明来说尤其重要的是PCU区域处理器(RP)54包括一个GPRS空闲清单56。如同下面更加详细地描述的一样，GPRS空闲清单56储存着GPRS信道的一个清单。尽管从电路交换的观点来看，GPRS空闲清单16中列出的信道要分配给GPRS，在GPRS中，这些信道还没有被预约，但仍然是激活着的。下面将参考图3更加详细地描述数据包控制单元(PCU)50的其它细节。
图3画出了基站控制器(BSC)24的一个具体实施方案，在那里没有数据包控制单元(PCU)50。如上所述，数据包控制单元(PCU)50不需要在基站控制器(BSC)24那里，而是可以位于电信网18的其它节点上，甚至可以不跟任何其它节点在一起。图3画出了跟SGSN 25连接的基站控制器(BSC)24、另外一个基站控制器(BSC)24’和一个基站(BS)22。应该明白，基站控制器(BSC)24可以跟多个基站控制器连接，很可能跟多个基站(BS)22连接(虽然为了清楚起见，图中只画出了一个一个的实例)。
一般而言，基站控制器(BSC)24按照传统方式通过交换机终端电路(ETC)跟电信网18的其它节点连接，在图3中画出了分别用来跟SGSN 25、基站控制器(BSC)24’和基站(BS)22连接的三个这样的ETC 70A-70C。在图示实施方案中，ETC 70A通过一个Gb接口(n×64kbps[n＝1，…，31]宽带)跟SGSN 25连接；ETC 70B跟基站控制器BSC/TRC 24’连接；ETC 70C通过一个Abis接口(具有多路复用电路交换和分组交换通信信号的16kbps信道)跟基站(BS)22连接。节点24’的TRC包括代码转换器和速率适配器。代码转换器用于语音，速率适配器用于电路交换数据。
基站控制器(BSC)24的核心是一个交换机，如图3所示的群交换机(GS)80。群交换机(GS)80受BSC中央处理器(BSC CP)40的控制。群交换机(GS)80具有端口跟每个ETC 70A-70C连接。另外，群交换机(GS)80还具有端口跟次速率交换机(SRS)90和收发信机管理器(TRH)96连接，还跟图3所示分组控制单元(PCU)50的部件连接。TRH处理面对Abis的LAPD协议(第二层)，也就是说，TRH处理通过Abis面向BS的信令。
在图3中，数据包控制单元(PCU)50的PCU区域处理器(RP)54包括一个电源PC102，一个或者多个数字信号处理器104，以及多个连接单元106。如上所述，PCU区域处理器(RP)54还包括GPRS空闲清单56。PCU区域处理器(RP)54是具有PCI接口的一个区域处理器。PCU区域处理器(RP)54用于处理Gb、Abis或者这两者。
每个PCU区域处理器RP(54)都有叫做GSL装置的256个16kbps的装置，也就是面向群交换机80的多进程点。具体而言，图3所示的每个DL2都有128个这样的装置。这些GSL装置是GPRS信令链路装置。这样，每个区域处理器(RP)54的GSL装置的个数都是有限的。
本发明涉及的就是信道，尤其是GPRS信道的分配。在这里“信道分配”指的是让基站能够使用信道的过程，而“信道预约”则是指调度，以及将多个用户多路复用到分配的一个或者多个信道中去。具体而言，本发明涉及GPRS分组数据信道(PDCH)的分配。PDCH的分配包括从空闲信道清单中选择一个适当的信道和信道激活(例如为了分组数据传输将信道准备好，包括在控制节点和基站节点之间建立传输路径和同步)。
在这里“GPRS”是使用GPRS空闲清单56的特殊电信业务的一个实例。但是应当明白，本发明包括为不同业务使用多个清单(例如GSM空闲清单42这样的第一个清单和GPRS空闲清单56这样的第二个清单)，提供了GPRS和非GPRS业务的特性作为一个实例。
图2A和图2B说明了本发明的操作，并且给出了GPRS空闲清单56的实例。如图2A中的事件2-1所示，移动台20请求获得一个信道。这个信道请求被基站(BS)22转发给基站控制器(BSC)24。应该明白，除非另外声明，否则关于基站控制器(BSC)24的图2A和图2B中的事件都是由BSC中央处理器(BSC CP)40产生的。在事件2-2中，基站控制器(BSC)24判断事件2-1请求获得的是不是一个GPRS信道。
首先讨论非GPRS信道请求情形，例如请求获得电路交换信道的情形。如同事件2-3所示，基站控制器(BSC)24为这个请求分配一个空闲信道。这个空闲信道是通过查阅GSM空闲清单42获得的(如同图2A中的事件2-4所示)。于是，对于非GPRS信道请求(见事件2-5)，基站控制器(BSC)24检查是否接受(事件2-6)，然后是信道激活(事件2-7)。GSM信道激活(事件2-7)有许多步骤。这些步骤包括基站控制器(BSC)24发送信道激活消息给适当基站(BS)22的有关收发信机。信道激活消息包括激活原因(立即分配，分配，切换，另外分配)，要使用的信道的标识(信道编号)，以及信道的完整描述(全速率/半速率，语音/数据，编码/速率适配，序列跳变，密钥，等等)。信道激活了以后，基站(BS)22的收发信机用一则CHANnel ACTIVationACKnowledge消息向基站控制器(BSC)24做出响应。
下面讨论的是GPRS信道请求情形。从BSC中央处理器(BSC CP)40通过PCU中央处理器(PC)52将一则PDCH分配消息最终发送给PCU区域处理器(RP)54。如同事件2-10所示，数据包控制单元(PCU)50的PCU区域处理器(RP)54检查是否已经分配了足够的GPRS信道(PDCH)。也就是说，事件2-10判断是否已经分配并激活了足够的GPRSPDCH，它们有预约或者“固定的”PDCH能够使用。关于这一点应该记住几个用户可以共享GPRS PDCH。“固定PDCH”指的是只能由运营商解除分配，由运营商预订的PDCH。如果在事件2-10中发现有一个已经分配并且激活了的GPRS PDCH可以使用，就在步骤2-11中预约这个PDCH。于是，如同事件2-12所示，通过基站控制器(BSC)24和基站(BS)22发送给移动台(MS)20一个CHANNEL ASSIGNMENT TO MS消息。
如果在事件2-10中发现没有分配任何GPRS PDCH(或者在移动台MS请求获得几个PCDCH的情况下没有足够的PDCH)，PCU区域处理器(RP)54就在事件2-13中检查是否能够从GPRS空闲清单56获得空闲信道。GPRS空闲清单56中列出的信道是空闲的指的是它们还没有被分配给GPRS请求，虽然GPRS空闲清单56中的这些信道一直保持激活状态。如同下面将说明的一样，通过让GPRS空闲清单56里的信道保持激活状态，不必执行图2B中非常耗费时间的程序。
如果GPRS空闲清单56中有一个信道可以使用，PCU区域处理器(RP)54就预约这样一个信道(事件2-11)。在事件2-11预约了信道以后，按照上面谈到事件2-12时描述的方式通过基站控制器(BSC)24和基站(BS)22发送给移动台(MS)20。
如果GPRS空闲清单56中没有任何信道可以使用，PCU区域处理器(RP)54就必须请求基站控制器(BSC)24根据这一请求确定一个适当的信道，以及分配和激活这样一个适当的信道。为此，在事件2-3中，基站控制器(BSC)24访问GSM空闲清单42(见事件2-4)，从中获得一个空闲信道。由于获得的空闲信道是为GPRS获得的(见事件2-5)，所以执行图2B的激活程序。
图2B说明PCU中央处理器(CP)52在事件2-5中的判断以后，准备(见事件2-20)一个ACTIVATION消息来激活事件2-3中分配的信道。如同事件2-21所示，这个ACTIVATION消息被发送给基站(BS)22。基站(BS)22在事件2-22判断是否接受ACTIVATION消息。如果不接受ACTIVATION消息，就产生一个中断(事件2-23)。如果接受这个ACTIVATION消息，就将一个ACTIVATION ACKnowledge消息返回给PCU区域处理器(RP)54(事件2-24)以及初始化了的空中接口(事件2-25)。初始化空中接口指的是开始调度PDCH多帧，不发射任何功率。
当PCU区域处理器(RP)54在事件2-26中确定收到ACTIVATIONACKnoledge消息的时候，执行ESTABLISH GSL程序，在数据包控制单元(PCU)50和基站(BS)22之间建立一条链路。这一链路叫做GSL或者GPRS信令链路。ESTABLISH GSL程序需要在基站控制器(BSC)24(事件2-27)的群交换机(GS)80中建立传输路径、同步(事件2-28)和PCU帧空闲传输(事件2-29)。
传输路径的建立(事件2-27)是ESTABLISH GSL程序执行的第一项操作。传输路径的建立需要从一个清单中选择属于数据包控制单元(PCU)50的一个PCU装置，并且选择一个PDCH。然后指令基站控制器(BSC)24的群交换机(GS)80连接PCU装置和选择PDCH。然后在数据包控制单元(PCU)50和基站控制器(BSC)24之间建立连接，同步(事件2-28)就可以开始了。
关于同步(事件2-28)，一开始在两个方向只是发送一个PCU FrameSync。基站(BS)22和数据包控制单元(PCU)50之间初始的FN(帧编号)同步是通过从基站(BS)22发送帧编号给数据包控制单元(PCU)50来进行的。从基站(BS)22和数据包控制单元(PCU)50获得帧编号同步的时候，基站(BS)22发送一个PCU帧空闲(事件2-29)。数据包控制单元(PCU)50接收PCU帧空闲被PCU区域处理器(RP)54看作GSL已经准备好进行通信(事件2-30)。
按照上面参考图2B描述的方式激活事件2-3中分配的的信道以后，PCU区域处理器(RP)54预约信道(事件2-31)。于是，作为事件2-32，通过基站控制器(BSC)24和基站(BS)22发送给移动台(MS)20一个CHANNEL ASSIGNMENT TO MS消息。
只要存在PDCH，就自动地运行自适应的PCU帧对准程序。自适应PCU帧对准程序用来最大程度地缩短通过基站(BS)22的延迟。为此，空中接口发送的无线电块和SL上发送的PCU帧之间的对准受到连续监视，如果需要，就加以调整。如果PDCH被释放，就必须重新启动自适应PCU帧对准程序。
因此，如上所述，为GPRS信道发出请求的时候，就查询GPRS空闲清单56以确定是否有任何GPRS PDCH还没有分配(事件2-13)。如果通过GPRS空闲清单56发现有一个信道可用，基本上可以立即进行预约(事件2-11)。如果GPRS空闲清单56中没有一个GPRS PDCH能用，就从GSM空闲清单42获得一个信道。但是如果从GSM空闲清单42获得一个信道，这个信道必须是PDCH已分配、激活和预约的(如同参考图2B中的那些事件所描述的一样)。
于是GPRS空闲清单56包括一些信道，从电路交换的角度来看被分配的时候(例如不再在GSM空闲清单42中)，这些信道从GPRS的角度来看没有分配。也就是说，尽管GPRS空闲清单56中的信道已经被激活，但是这些信道并没有被预约，也就是并不是正在进行通信。另外，有可能固定信道不能放到GPRS空闲清单56中去，即使它没有任何通信。这样一个固定信道只能由运营商拿下来，但是一旦被拿下来，这样的固定信道就适合于登在GPRS空闲清单56中。
关于图2A所示的事件，有可能请求非GPRS信道(例如为电路交换信道这样作)的时候GSM空闲清单42中没有任何信道。在这种情况下，在本发明的一个实施方案中，允许基站控制器(BSC)24从GPRS空闲清单56中取一个PDCH，或者抢先占据一个繁忙的PDCH。为了做到这一点，必须拿下GPRS链路(连接)，以及按照传统方式作为电路交换信道激活的信道(例如好像它是来自GSM空闲清单42而不是来自GPRS空闲清单56)。
图4说明以前使用一个PDCH的移动台MS目前没有任何数据要发送的时候，将这样一个GPRS PDCH放到GPRS空闲清单中去。事件4-1说明移动台通知PCU50移动台MS没有任何数据要发送。基站控制器(BSC)24收到的事件4-1的消息被转发给数据包控制单元(PCU)50的PCU区域处理器(RP)54。作为事件4-2，PCU区域处理器(RP)54解除(例如从预约中删除)移动台20对GPRS PDCH的预约。于是，在事件4-3中，PCU区域处理器(RP)54判断在事件4-1中请求释放GPRSPDCH的移动台是不是使用这个GPRS PDCH的最后一个移动台。如果事件4-3中的判断结果是肯定的，PCU区域处理器(RP)54就在退出这个程序之前，事件4-4中将这个GPRS PDCH放到GPRS空闲清单56里(事件4-5所示)。
运营商分配的固定信道不能通过运营商以外的手段解除分配。因此固定信道没有任何通信信号的时候不添加到GPRS空闲清单56中去。
通过将GPRS PDCH放到GPRS空闲清单56中去而不是释放它们，数据包控制单元(PCU)50保留了一群能够被立即预约的PDCH，再一次需要它们的时候不需要重新激活。这样做特别好，能够从GPRS空闲清单56获得PDCH的时候，能够节省图2B中的激活程序，包括传输路径的建立和同步。这就使得GPRS能够有效地分配信道而不管它们是否以突发方式工作，从而使GPRS能够跟电路交换数据业务竞争。
如上所述，数据包控制单元(PCU)50通常都有一组区域处理器(RP)54。区域处理器(RP)54能够处理的分组数据信道(PDCH)个数取决于为区域处理器(RP)54确定的GSL(GPRS信令链路)装置个数。一个GSL装置为一个PDCH提供服务。区域处理器(RP)中GSL装置的个数决定了这个区域处理器(RP)能够处理多少个PDCH，但是一个区域处理器(RP)54中GSL装置的个数少于区域处理器(RP)54能够提供服务的小区的个数。
因此，用GPRS空闲清单56快速接入GPRS的时候，激活的一些PDCH(例如GPRS空闲清单56中的PDCH)不会传递任何通信信号。因此这样一个PDCH不会为区域处理器(RP)54从这一群GSL装置占据一个GSL装置。如果占用了这一群中的所有GSL装置，就不能在区域处理器(RP)54提供服务的任何小区中建立任何新PDCH，即使目前没有任何电路交换通信。
本发明的第二个实施方案是通过为GPRS空闲清单56中的信道提供定时器，解决这个潜在的容量问题。如下所述，GPRS空闲清单56中的每个PDCH都有一个定时器对应。这个信道上没有任何通信信号的时候启动这个定时器(也就是将这个信道放到GPRS空闲清单56中去的同时)。这个信道仍然是为GPRS激活的，这样就能够让这个小区中的所有GPRS用户快速接入GPRS。只要这个定时器没有停止计时，GPRS通信就能够获得GPRS空闲清单56中的信道而不需要重新激活。但是当定时器停止计时以后，信道就被释放，放到GSM空闲清单里去，在那里，所有GSM通信(电路交换[CS]和GPRS)都能够使用它，虽然再次使用的时候需要重新激活信道。用于已经释放的PDCH的GSL装置又一次能够用于所有PDCH和小区。定时器的值可以是每个数据包控制单元(PCU)50都不一样(如果PCU被结合进基站控制器[BSC])，也可以是每个小区都不一样。定时器值可以用动态方式设置。
图1A说明移动通信网18A的第二个实施方案，它包括实现上述信道定时器的一个信道分配方案。图3A说明图1A所示网络中包括的一个基站控制器(BSC)实例。除此以外，移动通信网18A跟图1所示的网络18具有相同的组成，图3A的基站控制器(BSC)跟图3的相似，因此图1A和图3A分别跟图1和图3一样采用了相似的数字。
如图1A和图3A所示，移动通信网18A的数据包控制单元(PCU)50至少有一个(最好是多个)区域处理器(RP)54。这些区域处理器(RP)54中的一个或者多个具有一个GPRS空闲清单56。有可能是每个区域处理器(RP)54都有一个GPRS空闲清单，但是也有可能一些区域处理器(RP)54没有任何GPRS空闲清单。另外，至少是具有GPRS空闲清单的那些区域处理器(RP)54同时具有一组PDCH定时器58。这组PDCH定时器58中分配给GPRS的每个数据信道都有一个定时器。采用PDCH定时器组58的定时器实例在图4A和图4B中说明。
图4A说明本发明第二种模式中将信道放到GPRS空闲清单中去的基本概念。图4A中的步骤类似于图4中描述的第一种模式，同时还包括步骤4A-4A。具体而言，在步骤4A-4A中，启动对应于步骤4A-4中放到GPRS空闲清单56中去的GPRS PDCH的(PDCH定时器组58中的)一个PDCH定时器。从图4B可以看出，步骤4A-4A中启动的定时器用于让步骤4A-4中放到GPRS空闲清单56里的GPRS PDCH保持已分配状态直到指定时间段以后。在指定时间段以后，也就是在步骤4A-4A中设置的定时器停止计时以后，这个GPRS PDCH被返还给GSM空闲清单，除非这个GPRS PDCH被GPRS又一次预约。
图4B说明按照本发明第二种模式从GPRS空闲清单中去掉信道的基本概念。图4B的程序只有在PDCH定时器组58中的PDCH定时器说明的时间段内GPRS空闲清单56中的GPRS PDCH没有再一次被GPRS预约的时候才执行，因为GPRS PDCH的预约会停止和清除它的定时器。步骤4A-4A中启动的定时器超时的时候(例如经历了指定时间段的时候)，产生一个中断，如图4B中的步骤4B-1所示。在步骤4B-1产生中断的时候，区域处理器(RP)54执行步骤4B-2，从GPRS空闲清单56中去掉GPRS PDCH。于是，如同步骤4B-3所示，在(步骤4B-4)结束图4B所示的程序之前清除这组PDCH定时器58中的PDCH定时器。
本发明第二种模式的另外一个重要之处是能够动态地设置PDCH定时器组58中定时器的时间长度，例如动态地调整PDCH定时器组58中定时器的指定时间长度。图4C、4D和4E说明动态地控制这组PDCH定时器58中定时器时间长度的一般技术。
图4C说明按照区域处理器(RP)54的负荷函数为本发明的第二种模式动态地设置定时器时间长度的基本步骤。在步骤4C-1中，测量区域处理器(RP)54的负荷函数。在这里“负荷”和/或“负荷函数”可以表示：(1)区域处理器(RP)54的CPU负荷；(2)区域处理器(RP)54使用GSL信令装置的程度；和/或(3)(1)和(2)的组合，并且涉及来自GPRS通信的负荷。于是在步骤4C-2中，按照步骤4C-1确定的处理器负荷情况设置区域处理器(RP)54处理的所有PDCH定时器58中的PDCH定时器时间长度。
图4D说明按照整个数据包控制单元(PCU)50的负荷函数为本发明的第二种模式动态地设置定时器时间长度的基本步骤。在步骤4D-1中，测量多个区域处理器(RP)54包括CPU的负荷函数。在步骤4D-2中，组合多个区域处理器(RP)54的负荷函数。如果需要，这种组合可以是例如加权合并。于是在步骤4D-2中，按照步骤4D-2中确定的合并负荷设置数据包控制单元(PCU)50处理的所有PDCH定时器的PDCH定时器时间长度。
按照以上技术，负荷函数的值较大会增大新预约的概率，这意味着GPRS空闲清单要采用更长的定时器值，因为更长的定时器值将增加找到已激活空闲信道的概率。处理器负荷的值较小会导致定时器值较小。定时器值较小可以通过在定时器值确定的这段时间内没有任何GPRS通信的时候将信道返还给GSM空闲清单来灵活地使用GSL装置。GSM空闲清单中的信道不是为GPRS激活的，而是可以被任意小区中的电路交换(CS)通信和GPRS通信再一次使用。当小区之间的通信量变化很大的时候也可以使用更短的定时器值。这样，最好是负荷较大的时候采用较大的定时器值，负荷较小的时候采用较小的定时器值。
图4E说明根据小区通信负荷动态地设置本发明第二种模式中定时器时间长度的基本步骤。根据图4E所示的技术，对于特定小区使用的所有PDCH，根据这个小区中的通信负荷程度，所有PDCH都具有相同的定时器值。在步骤4E-1中，确定这个小区的通信负荷。然后在步骤4E-2中将这个小区中的所有PDCH定时器设置为具有对应于小区通信负荷的时间长度。
这样，对于图4E所示的技术，可以是每个小区一个定时器值，这个定时器值按照这个小区中的通信负荷动态地加以改变。作为一个实例，步骤4E-1中对小区通信负荷可以根据给定时间段内进来的TBF的数量加以确定。TBF是用户设备单元(UE)和基站控制器(BSC)之间的一个逻辑连接，也就是GSM中的RLC/MAC协议层(参考GSM 04.60规范)。每次数据传输都包括一个或者几个TBF。因此，TBF是本领域里的技术人员都非常熟悉的一个标准化的概念。在图4D所示的技术中，通信量较大的时候最好是采用较大的定时器值，而通信量较小的时候最好是采用较小的定时器值，从上面参考图4C所作的讨论就能够理解这一点。
这样，考虑到这里包括的所有实施方案，本发明通过使用GPRSPDCH的最后一个移动台停止使用这个GPRS PDCH的时候在基站(BS)22中保持这个GPRS PDCH的激活状态，保持到数据包控制单元(PCU)50的GPRS信令链路(GSL)处于已建立状态，提供了一种快速的GPRS接入方法。不再被预约用于GPRS通信但是仍然处于激活状态的GPRS信道放在GPRS空闲清单56中。因此，当GPRS需要另外一个信道的时候，首先从GPRS空闲清单56中选择一个信道，在这种情况下已经执行了信道激活程序(例如如图2B所示)。这样能够节省时间，例如节省大约100毫秒，使GPRS用户能够快速接入。
虽然将基站控制器(BSC)24说明成包括群交换机(GS)80，但是应该明白本发明可以用其它类型的交换机，因而其它类型的数据传输，来实现，例如用ATM交换机来实现。
本发明的第二个实施方案以及它的PDCH定时器组58能够使GPRS用户快速接入，而不会导致PCU中出现容量问题。
尽管描述本发明的时候参考了目前认为是最实际的优选实施方案，但是本发明显然不限于这里公开的实施方案，而是要包括权利要求的实质和范围内的各种改进和等价方案。例如，本发明的原理不限于GSM系统，而是能够用于将信道维持激活状态但不为某个业务预约是有利的任意电信系统。
此外，它的GPRS空闲清单56是一个实例的第二个清单不必在任意特定节点内。尽管在前面的描述中GPRS空闲清单56被说明成包括在数据包控制单元(PCU)50内，但是本领域里的技术人员会认识到GPRS空闲清单56也可以在另外一个节点内，例如基站控制器(BSC)24内。
在上述实施方案里，GPRS空闲清单56被说明成由数据包控制单元(PCU)50的PCU区域处理器(RP)54保存。GPRS空闲清单56的这样一个位置仅仅是一个选择。实际上，GPRS空闲清单56可以在区域处理器以外的处理器中，例如PCU中央处理器(CP)52中。
数据包控制单元(PCU)50的位置会影响GPRS接入能够节省的时间长短。例如，如果数据包控制单元(PCU)50跟基站控制器(BS)22而不是跟基站控制器(BSC)24在一起，节省的时间就较短。另一方面，如果数据包控制单元(PCU)50跟SGSN在一起，就能够节省更多的时间，尽管那样数据包控制单元(PCU)50跟基站控制器(BSC)24在一起。
显然移动台还能够请求获得几个PDCH。例如，一个移动台可以获得几个时隙(PDCH)，从而获得更大的带宽。

Claims (27)

1.一种电信系统，包括控制节点和基站节点，其中的控制节点保存第一种电信业务能够获得的空闲无线电信道的第一个清单，其中的改善包括：
特殊电信业务能够获得的第二个空闲无线电信道清单，第二个清单中的空闲无线电信道是特殊电信业务没有预约，但是已经建立了传输路径和同步的无线电信道；其中第二个清单中的至少一个空闲无线电信道被解除预约并且将这至少一个空闲无线电信道返回给第二个清单以后，如果在规定的时间长度内这至少一个空闲无线电信道没有被特殊电信业务再一次预约，这至少一个空闲无线电信道就回到第一个清单中去。
2.权利要求1的装置，还包括一个定时器，在指定长度的时间结束的时候它停止计时。
3.权利要求1的装置，还包括一组定时器，这组定时器在第二个清单中配有空闲无线电信道。
4.权利要求1的装置，其中的指定时间长度被动态地调整。
5.权利要求1的装置，其中的第二个清单是由具有信令装置的一个处理器保存的，其中的指定时间长度是根据负荷函数动态地加以调整的。
6.权利要求5的装置，其中的负荷函数是处理器的一个负荷函数，包括(1)处理器的CPU负荷，和(2)处理器信令装置使用范围，这两项中的一项。
7.权利要求1的装置，其中的指定时间长度是根据第二个清单中空闲无线电信道中的那至少一个提供服务的小区的通信负荷加以动态调整的。
8.权利要求1的装置，其中的特殊电信业务涉及分组数据传输。
9.权利要求1的装置，其中的第一种电信业务是一种电路交换业务。
10.权利要求1的装置，其中的控制节点是一个基站控制器，其中的第二个清单保存在跟这个基站控制器在一起的一个数据包控制节点内。
11.权利要求10的装置，其中的第二个清单由数据包控制节点的一个处理器保存。
12.权利要求11的装置，其中的第二个清单由数据包控制节点的一个区域处理器保存。
13.权利要求1的装置，其中的电信系统还包括一个基站控制节点，其中通过基站控制节点的信令链路和传输路径是用于第二个清单的空闲无线电信道的。
14.一种方法，用于运行包括控制节点和基站节点的电信系统，该方法包括：
(1)保存第一种电信业务能够获得的第一个空闲无线电信道清单；
(2)保存特殊电信业务能够获得的第二个空闲无线电信道清单，第二个清单中的空闲无线电信道是基站节点内特殊电信业务没有预约但是仍然维持激活状态的无线电信道；
(3)通过在第二个清单中预约一个无线电信道，响应特殊业务对无线电信道的请求；
(4)解除预约步骤(3)预约的无线电信道以后，将解除预约的空闲无线电信道返回给第二个清单；和
(5)在指定长度的时间过去以后，如果解除预约的空闲无线电信道没有被再一次预约，就将解除了预约的空闲无线电信道返回第一个清单。
15.权利要求14的方法，还包括用定时器确定指定时间段什么时候结束的步骤。
16.权利要求14的方法，还要使用一组定时器，这组定时器跟第二个清单中的空闲无线电信道配对。
17.权利要求14的方法，还要动态地调整指定的时间长度。
18.权利要求14的方法，还要使用具有信令装置的处理器来保存第二个清单，还要根据负荷函数动态地调整指定的时间长度。
19.权利要求18的方法，其中的负荷函数是处理器的负荷函数，包括(1)处理器的CPU负荷，和(2)处理器信令装置使用程度，这两者中的一个。
20.权利要求14的方法，还要根据第二个清单中至少一个空闲无线电信道提供服务的小区的通信负荷，动态地调整指定的时间长度。
21.权利要求14的方法，其中的特殊电信业务涉及分组数据传输。
22.权利要求14的方法，其中的第一种电信业务是一种电路交换业务。
23.权利要求14的方法，还包括在第二个清单中的空闲无线电信道没有被预约以后，为第二个清单的空闲无线电信道保存通过基站控制节点的一个信令链路和传输路径。
24.权利要求14的方法，其中当第二个清单没有任何空闲无线电信道的时候，该方法还包括特殊电信业务从第一清单获得一个分配了的信道，其中的控制节点激活从第一个清单获得的分配了的信道。
25.权利要求14的方法，还包括利用数据包控制节点的处理器保存第二个清单。
26.权利要求14的方法，还包括利用数据包控制节点的区域处理器保存第二个清单。
27.权利要求14的方法，还包括：
通过从第一个清单选择一个无线电信道来响应第一种电信业务获得无线电信道的请求，如果第一个清单已经是空的，就从第二个清单释放一个无线电信道，选择释放了的这个无线电信道。
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