CN1513272B - 在网络单元之间建立通信信道的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在网络单元间建立连接的方法，其中，当网络单元被新近连接时，该网络单元进入第一模式(查找模式)，并试图建立所需的网络连接。在第一模式中，网络单元连续发送短消息，每个时隙发送一次。网络单元操作的第二模式(备用模式)包括侦听从新近连接的网络单元中正在发送的这样的消息，其中在第二模式中，诸多网络单元已经建立了连接。因此，当检测到这样的消息时，已经连接的网络单元就向新近连接的网络单元发送应答消息，于是这两个网络单元在其之间建立连接。

Description

在网络单元之间建立通信信道的方法
技术领域
本发明涉及一种能够在将新的网络单元连入例如电信网络的网络中时使用的过程。
背景技术
无线电信网络包括很多部件，这些部件必须连接在一起。作为例子，一个网络将典型地包括无线电基站(RBS)和基站控制器(BSC)，它们通过路由器和数字交叉连接(DXC)设备连接在一起。这些部件在此通常被称为网络单元(NE)。
在网络单元之间的连接典型地是E1/T1连接，并且被分为帧，每个帧包括多个时隙。E1/T1帧分别由32或24个时隙组成。如果一个连接使用所有的32/24时隙，这被称为全(whole)E1/T1连接。
然而，在许多情况中，两个网络单元之间的连接是E1/T1连接的某一部分。尤其是当两个网络单元通过一个数字交叉连接设备连接时会出现这种情况，因为这样会把至两个不同网络单元的链路复用到至第三网络单元的单一链路上。
还需要考虑设备是否支持时隙完整性(integrity)。如果支持的话，每个时隙在通过设备时具有同样的延迟。然而，一些设备不支持时隙完整性，使不同的时隙有不同的延迟。在这种情况中，对于许多应用，必须补偿这些差异。一个例子就是，是否使用采用因特网协议(IP)协议序列(suite)的通信。
当在两个网络单元之间建立连接时，例如当添加一个新的网络单元时，分配最大可用数量的时隙是有利的。此外，自动进行建立过程是有利的，以便在建立过程期间减少对操作者参与的要求。
WO99/56485描述了一种系统，其中基站控制器控制并监视网络单元的安装，而且自动分配电信容量，以供该网络单元使用。从通信链路上的一组未分配的连续时隙中分配所需的容量，这些时隙之一被用作通信信道，以供基站控制器向网络单元发送时隙分配信息单元。
然而，这种方式由于需要使用一个时隙作为一个通信信道而会减小可用于在网络单元之间发送数据的带宽。
此外，为了使基站控制器能够分配可用容量，它必须具有有关交叉连接的时隙连接的信息。
发明内容
按照本发明，提供了一种在网络单元之间建立连接的方法，其中，在新近连接网络单元时，此网络单元进入第一模式(查找模式)，其中它试图建立所需要的网络连接。在第一模式中，此网络单元连续发送短消息，每个时隙发送一次。每个消息定义该时隙和正在发送的网络单元。
具体地讲，根据本发明的一种在第一网络单元和其他网络单元之间建立通信信道的方法，在第一次连接第一网络单元时，该方法包括以下步骤：在第一网络单元和其他网络单元之间在有线连接的每个帧上的每个时隙中从第一网络单元发送信号；在第一网络单元检测由其他网络单元应答而发送的应答消息；检测所述应答消息以确定每个帧上的哪些时隙连接到其他网络单元，所述应答消息在连接的时隙中被发送；和通过所述有线连接在第一网络单元和其他网络单元之间建立通信信道，所述通信信道包括多个时隙，在该多个时隙中从所述其他网络单元接收应答的消息。
根据本发明的一种在新近连接到网络的第一网络单元与具有已建立的网络连接的其他网络单元之间建立通信信道的方法，包括以下步骤：在第一网络单元的每个时隙上侦听从其他网络单元接收的消息；确定第一网络单元的哪些时隙能够与其他网络单元建立通信信道；和在第一网络单元与其他网络单元之间建立有线连接，所述有线连接包括能够建立所述通信信道的所有时隙，所述通信信道包括多个时隙，在该多个时隙中从所述网络单元接收应答的消息。
网络单元操作的第二模式(备用模式)包括侦听正在从新近连接的网络单元中发送的消息，其中在第二模式中，这些网络单元已经建立连接。因此，在检测到这样的消息，已经连接的网络单元就发送应答消息给此新近连接的网络单元，并且这两个单元就在其之间建立连接。第二操作模式中的网络单元最好也以有规律的、不频繁的间隔发送消息。因此，作为操作的第一模式的一部分，网络单元侦听从其他网络单元中发送的消息。
该过程的优点是，它允许快速和可靠地建立连接，从而最大化可用时隙的使用。
另外，它允许合适连接的建立，而不需要有关网络中交叉连接设备中的时隙连接的知识。
根据本发明的另一方面，提供一种适于工作在上述两种模式中的网络单元。
附图说明
图1示出了一种根据本发明的方法工作的网络；
图2描述了两个网络单元之间的连接；
图3是一个描述根据本发明的过程的流程图；
图4示出了根据本发明的过程中第一阶段的两个网络单元之间的连接；
图5示出了在所述过程中第二阶段的两个网络单元之间的连接。
具体实施方式
图1示出了一种其中能实现本发明的无线电通信网络。当然应该认识到，图1仅示出了一个非常大的网络的很小一部分，但为了清楚起见，仅示出了少量的设备。
这样，在图1的网络中，一个基站控制器(BSC)10通过因特网协议(IP)路由器18和三个交叉连接设备(DXC)20、22、24连接到三个无线电基站(RBS)12、14、16。
BSC、RBS和路由器在此通常被称为网络单元(NE)。
图2描述了两个网络单元如何能够连接在一起。具体而言，图2a示出了它们之间的物理连接，而图2b描述了逻辑连接。因此，第一网络单元(NE1)30，在本案中是一个无线电基站，通过一个数字交叉连接设备32连接到一个第二网络单元(NE2)(在本案中是一个IP路由器)。
如图2b所示，在两个网络单元之间的全速率连接在每个帧中包括32个时隙。然而，也可能是部分连接。在此种情况下，第一网络单元30的时隙2、3、6、11被连接到第二网络单元34的时隙3、4、6、8。因此在这两个网络单元之间的连接仅是全速率的1/8。因此这两个网络单元可能被连接到其他设备上。例如，路由器34可以通过交叉连接设备32连接到一个或多个其他无线电基站。
本发明涉及其中一个网络单元被新添加到一个网络的情况，并提供一个借此可以自动建立必需连接的过程。一般来说，这有利于任何两个单元之间的连接使用最大可用带宽。然而，当一个网络单元新被添加时，例如当一个无线电基站第一次接通时，它通常没有有关用于连接到其他网络单元的可用带宽的任何信息。
该方法适用于一个网络单元(NE)的所有端口。对于该NE，将存在两种操作模式，即查找模式和备用模式。在启动时，NE处于查找模式，并且试图通过端口建立连接。如果建立连接的尝试成功，NE将在一定时间内进入备用模式。
在查找模式中，NE连续发送短消息，在所有端口上在每个时隙上发送一个短消息。这些消息被称为设备间连接过程(Inter-Equipment Connection Procedure)消息(IECP消息)。
每个IECP消息包括：
高级数据链路控制(HDLC)帧，具有：
-NE标识符  2-8字节
-端口号    1字节
-时隙号    1-2字节
-HDLC帧：标志+CRC  3字节
因此，该消息将包括例如序列号的NE标识符、一个定义消息是从NE中的哪个端口发送的端口号、以及定义哪个时隙用于该消息的时隙号。这些消息在HDLC成帧过程中被构成帧。时隙号可以是在所有端口上的所有时隙上连续运行的号码或是端口号和端口中的时隙号的组合。
在查找模式中将存在每个可用时隙上发送的一个唯一的消息。如果NE例如有两个E1，那么将并行发送2×31个消息(每个E1有32个时隙，但是时隙0不能使用)。在NE处于查找模式的整个期间重复这些时隙上发送的消息。
由于对于每个不同时隙，在每帧中重复完全相同的消息，因此在发送第一个消息时仅对HDLC消息的校验和计算一次。
当NE发送IECP消息时，它侦听在端口上接收的信息。
图3示出了侦听当已经被新近连接到网络上的第一网络单元处于查找模式时，在第一网络单元(NE1)中执行的侦听过程。
在步骤50中，网络单元开始在所有并行时隙上侦听在各个时隙上接收的任何HDLC消息。在步骤52，网络单元周期性地确定是否已经检测到任何IECP消息。
如果检测到一个或多个IECP应答消息，就意味着NE1连接到一个NE(例如NE2)上的一个或多个时隙，或者它连接到正在发送IECP消息的多个NE(例如NE2，NE3等)。通过检查接收的IECP应答消息，NE1能够确定哪些时隙连接到NE2。这些时隙将建立从NE2到NE1的一个信道。应该注意：不一定需要这些时隙在一个端口上。
当时隙通过一个交叉连接设备被连接时，所有时隙在两个方向具有相同标准。例如，如果NE1在端口A、时隙3、4、7和8上接收IECP消息，并且这些消息都是从NE2端口A在时隙10、11上以及从端口B、时隙5、6上发送的(如图4所示)，则NE2在端口A时隙10和11上以及端口B、时隙5、6上分别接收从NE1端口A、时隙3、4、7和8上所发送的IECP消息(如图5所示)。
当在步骤52中检测到一个信道时，此过程转到步骤54，其中NE1与NE2进行信道的有效性的信号交换，NE2检验它们已经检测到相同数目的时隙以及它们在两个方向上都使用相同的时隙(一个单独的时隙能够被用于该通信)。此后，NE1和NE2将如下面详细讨论的那样可选择地检查时隙完整性。接着，两个网络单元NE1和NE2将开始例如按照PPP标准建立一个点到点协议(PPP)连接。
现在，在两个网络单元之间建立了包括所有可用时隙的通信信道。这最小化了将在网络单元之间传输的数据分组的延迟。
如果第一网络单元NE1除了检测到来自第二网络单元NE2的IECP消息还检测到来自另一个网络单元的IECP消息，它将和该网络单元进行同样的协商过程。然而，如果在例如一秒钟的时间间隔期间没有发现另外的连接，则该网络单元就进入备用状态。
然而，如果在步骤52中一直都没有检测到任何IECP消息，则此过程转到步骤56，在此步骤中测试第一时段(time period)例如100毫秒是否已经到期。
如果这第一时段还没有期满，则当此过程返回到步骤50时，该网络单元继续侦听所有时隙。
另一方面，如果第一时段已经期满，此过程就转到步骤58，其中该网络单元侦听使用E1/T1作为一个单独的31/24时隙宽信道接收的HDLC消息。在步骤60，网络单元周期性地确定是否已经检测到任何的HDLC消息。
如果第一网络单元NE1检测到一个HDLC消息，这可能意味着发送那个消息的网络单元NE2是这样一个网络单元：它没有被配备成使用在此描述的设备间连接过程IECP，而是一个试图开始PPP连接的标准路由器。结果，过程转到步骤54，NE1将按照PPP标准开始建立一个PPP连接。
如果在步骤60中没有检测到HDLC消息，此过程转到步骤62，在此确定该网络单元在完全信道上进行侦听是否已经超过了一个第二时段，例如300毫秒。如果没有，程序返回到步骤58，该网络单元继续侦听全部信道。
另一方面，如果在步骤62中确定第二时段到期，则过程返回到步骤50，该网络单元重新开始在所有并行时隙上侦听各个时隙上接收的消息。
因此，如上所述，一旦一个网络单元已与至少一个其它网络单元建立连接，它将进入备用状态，在此状态中将扫描未使用的时隙。为了尽可能减小对网络单元计算能力的影响，该扫描应该低频率地发生。
如果在备用状态中的扫描期间发现一个IECP消息，则为了立刻与新NE建立连接，将立即搜索所有未使用的时隙以发现任何更多IECP消息和所发送的合适应答信息。
在本发明的一个优选实施例中，处于备用模式的一个网络单元在备用模式下连续发送IECP消息。所具有的优点就是新近连接的网络单元将在连接之后不久就接收一个IECP消息。
然而，一个可替换的实施例是可能的，其中处于备用模式的网络单元不连续地发送IECP消息而只是以相对地低的频率的间隔发送IECP消息。本发明一个可能的用例是在两个网络单元已经具有到一个网络的连接，但是一直接的连接电缆在它们之间却是第一次被建立之时。在这种情况中，当电缆被连接时，这两个网络单元都将处于备用模式。为了确保这两个网络单元将能够建立其间的连接，需要选择对应如下时间段的相应持续时间和频率，在该时间段，处于备用状态的网络单元扫描用于接收的IECP消息的时隙，和选择对应如下时间段的相应持续时间和频率，在该时间段，处于备用状态的网络单元发送IECP消息。在某些情况下，处于备用模式的一个网络单元有可能周期性地扫描用于接收的IECP消息的时隙，但仅仅响应从另一个网络单元接收的消息才将发送IECP消息。
上面描述了一个系统，其中当一个新近连接的网络单元在它被连接时建立一个配置。然而，在本发明的一个优选实施例中，有利的是能够预先配置该NE。例如，一个网络单元可能被预先配置，从而使得它将总是在一个特定端口的指定时隙通信。如果预先知道该网络配置，就可以这样使用。
前面描述的系统假定每当一个网络单元被连接到该网络上，该网络单元就使用IECP建立一个配置。然而，在本发明的一个实施例中，NE可能是这样的，当它已经被利用IECP自动配置，并且随后被暂时切断电源时，可以在启动时直接使用旧配置。作为选择，即使在这种形势下，该NE可以被设置成这样，从而使得它将再次经历IECP过程，以确保在电源切断期间不改变网络配置。
因为，如果一个链路上的连接暂时断开，尽可能快地建立连接可能是很重要的，所以本发明的一个优选实施例是应该记住在中断之前的现有配置，并且应该用与中断之前同样的配置重建连接。只有当重建没有成功时，才应当使用IECP过程确定一个新的配置。
如前面提到的，当传递一个E1/T1连接时，许多数字交叉连接设备提供时隙完整性，其含义是相等地延迟所有时隙。并不是所有的设备都提供时隙完整性，但是在IP应用中具有时隙完整性是很重要的，因此在本发明的优选实施例中，设备间连接过程IECP提供一种用于检测各种延迟以能够补偿这些延迟的方法。
作为一个例子，一个第一网络单元NE1能够发送同样的HDLC消息(消息10)给一个第二网络单元NE2，该消息在NE1和NE2之间信道的每个时隙上发送，并起始于所有时隙上的相同时间帧。然后立即在所有时隙上发送一个第二消息(消息2)，等等。每个消息都包括一个包含消息号的顺序计数器。
在接收侧，也就是在NE2中，它仅仅比较相应消息例如所有第二消息的接收时间。如果时隙1上的消息在时隙2上的消息之前到达一个帧，这就意味着时隙2在NE1和NE2之间被延迟了一个帧。
可以在接收机中引入所测量延迟的倒数来补偿延迟。
该方法可以与IECP查找模式相结合。
作为前面检测各种延迟的方法的一种选择，在所有时隙上发送一个字节的二进制数。在第一帧中全部发送一，在第二帧中全部发送二，等等。在接收方再检测不同的延迟将很简单。
根据本发明，一个网络单元还可以确定期望的工作模式，以作为自动连接过程的一部分。例如，如果NE是一个运行基于IP的、BSC到RBC的通信或运行基于标准STM的通信(Abis)的无线电基站，取决于网络，则就可以由网络来确定模式的选择。还可以配置网络单元以在一个时隙上搜索一个特定的LapD消息。该消息将指示该连接将被用作一个Abis连接。想要的LapD消息是一个CF消息。如果发现一个CF消息，NE将停止进一步的搜索，离开IECP模式并进入一个标准Abis程序。这样，如果设备使用LapD信令，这就可以在建立连接时被指定。
虽然到目前为止已经参照网络单元之间的E1/T1连接描述了本发明，但是本发明也可以例如借助PDH或SDH连接应用于8Mbit/s、34Mbit/s或更高阶的传输系统。
因此，如果在通信链路另一侧上存在支持IECP的设备，则本发明的方法将在大多数情况下支持自动配置。不论通信链路是仅使用一些时隙，还是该通信链路是一个完全E1/T1(或更高阶)通信链路，上述都是适用的，并且上述允许在IP BSS模式和标准BSS模式之间自动选择。
此外，如果一个可以操作IECP的网络单元在不使用IECP的情况下被连接到一个NE上，则在两个网络单元都正在使用IP协议的情况下，该网络单元可以建立一个符合当前IETF和ITU-T标准的连接，不过在没有使用所有时隙的情况下需要一个人工过程。
应该注意，在大多数的现代网络单元中，该方法是一个软件解决方案并且不要求任何的硬件适配。
另外，该方法允许连接的快速建立。如果有正建立连接的两个网络单元，这可以在一秒以内完成。如果该NE花费达100ms时间扫描所有的时隙，以及花费高达300ms时间扫描整个E1/T1，则NE将在200-400ms之内检测到其他的NE。然后有足够的时间可用于握手并进入备用状态。
在许多情况中，当安装一个NE时，与其他NE的通信可以在完成IECP方法后立即开始，即使中间交叉连接的存在和配置是未知的也是如此。这使得检查通信在安装的时候正在工作成为可能，即使在没有接触到网络的管理设备的情况下也是如此。
另外，该方法的使用减小了对安装网络单元的人员了解网络拓扑的要求，并且，如果该网络被重新配置以及网络单元之间的带宽被改变，在大多数情况下页不需要访问NE站点。
因此，一个网络单元的安装在几种方式中都将是更容易和更迅速的。

Claims (12)

1.一种在第一网络单元(NE1)和其他网络单元(NE2)之间建立通信信道的方法，其特征在于，在第一次连接第一网络单元(NE1)时，该方法包括以下步骤：
在第一网络单元(NE1)和其他网络单元(NE2)之间在有线连接的每个帧上的每个时隙中从第一网络单元(NE1)发送信号；
在第一网络单元(NE1)检测由其他网络单元(NE2)应答而发送的应答消息；
检测所述应答消息以确定每个帧上的哪些时隙连接到其他网络单元(NE2)，所述应答消息在连接的时隙中被发送；和
通过所述有线连接在第一网络单元(NE1)和其他网络单元(NE2)之间建立通信信道，所述通信信道包括多个时隙，在该多个时隙中从所述其他网络单元(NE2)接收应答的消息。
2.如权利要求1所述的方法，其中建立通信信道的步骤包括在第一网络单元(NE1)和其他网络单元(NE2)之间进行信号交换和使用点对点协议建立通信信道。
3.如权利要求1所述的方法，其中发送信号的步骤包括：
在每个时隙中发送识别第一网络单元(NE1)以及识别相应时隙的信号。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述信号还识别第一网络单元(NE1)的端口。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中所述信号还包括校验值。
6.如权利要求5所述的方法，其中检测消息和建立通信信道的步骤包括：
在每个时隙上侦听从其他网络单元(NE2)中发送的消息；和
还包括，如果在第一时段内没有接收到消息：
在整个有线连接链路上侦听任何接收到的消息；和
为了响应任何这样接收到的消息，在整个有线连接链路上建立通信信道。
7.如权利要求6所述的方法，还包括：在建立通信信道之后，进入备用模式，包括侦听从其他网络单元中发送的任何消息。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：在备用模式中，为了响应从其他网络单元发送的任何检测到的消息，发送应答消息。
9.如权利要求8所述的方法，还包括：在备用模式中，以预定的时间间隔发送消息。
10.如权利要求9所述的方法，还包括：
在每个时隙内的相同时间位置上从第一网络单元(NE1)中发送信号；和
检测接收到的信号，以测试通信信道上的时隙完整性。
11.如权利要求10所述的方法，还包括：
存储任何已建立的通信信道的细节；和
在电源中断的情况下，使用存储的细节来重建通信信道。
12.如权利要求11所述的方法，还包括确定在此通信信道上所要求的操作模式。
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