CN1647456B - 基于通信类型对无线接口的传输参数进行最佳化的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种无线电接入网(104)被通知关于通信单元(102)和基于网络的客户端(110)之间即通信端点之间的通信类型。基于该信息，无线电接入网最佳化(206)无线电接入网和通信单元之间的无线接口。通信的任一个端点都可以通知该无线接入网该通信类型。在一个实施例中，通信类型包括有关通信期间使用的源编码器的信息。在另一个实施例中，无线接口的最佳化可以通过选择最佳纠错方案或通过压缩或解压与形成通信的多个分组交换部分的报头。

Description

基于通信类型对无线接口的传输参数进行最佳化的方法和设备

技术领域

本发明通常涉及无线通信系统，具体涉及基于通信类型对这种通信系统内的无线接口的进行最佳化。

背景技术

无线通信系统在本领域是众所周知的。在传统的无线通信系统中，实时业务典型地使用电路交换基础设施结合至少一种专用无线资源来实现。但是，本行业中当前的趋势是使用所谓分组交换基础设施来支持无线通信系统。特别是，互联网协议(IP)的使用可能成为产业标准。

虽然期望分组交换技术能够支持诸如语音和/或视频通信这样的实时业务，但是对任何这种系统的基本设计约束是无线(或空中)接口的效率。为此，长久以来认为分组交换技术中使用的额外交换开销不能经无线接口发送。为了提高效率，当以分组交换格式呈现的数据通过空中发送时，可以完全去除或压缩报头。此外，在本领域中众所周知，不同类型的源编码器可以得到具有不同纠错等级的编码信息。因此，一个编码器输出的特定部分可能比其他部分的差错保护少得多，从而提供了改善无线接口的整个效率的可能。

在当前的通信系统中，无线用户或通信单元典型地与无线或无线电接入网(RAN)通信，RAN又与形成基础设施一部分的分组交换网络通信。通常，通信单元的目标是典型地通过一个诸如互联网或万维网这样的中间分组交换网络耦合到分组交换网络的客户端。为了利用上述的机会最佳化无线接口，无线电接入网需要知道给定通信要发送或接收的数据的特定类型。以这种方式，无线电接入网将知道如何最好地使与无线通信单元的无线接口最佳。但是，在当前系统中，无线电接入网没有这样的知识，因为它不可改变地“硬编码”到无线电接入网的操作中。为了保持最大灵活性并且仍然能够得到最佳空中接口的优点，提供一种用于通知无线电接入网通信单元和基础设施之间的各个无线通信的通信类型的技术将是有利的。

发明内容

本发明的目的在于提供基于通信类型对无线接口的传输参数进行最佳化的方法和设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在包括与无线电接入网进行无线通信的至少一个通信单元的无线通信系统中的方法，该无线电接入网与一个分组交换网通信并且该分组交换网与至少一个客户端通信，所述方法用于当在端点之间建立通信时最佳化该无线电接入网和该至少一个通信单元中的一通信单元之间的无线接口，其中，所述端点包括该通信单元和所述至少一个客户端中的一客户端，该方法包括：

通过该无线电接入网从所述端点中的第一端点接收用于在所述端点之间交换的通信的编码器类型的指示；

响应于接收到所述编码器类型的指示，通过所述无线电接入网，基于所指示的编码器类型，选择适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的至少一个；和

通过选择性地应用适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的所述至少一个，利用所述无线电接入网最佳化该无线接口。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在包括与无线电接入网进行无线通信的至少一个通信单元的无线通信系统中的设备，该无线电接入网与一个分组交换网通信并且该分组交换网与至少一个客户端通信，所述设备用于当在端点之间建立通信时最佳化该无线电接入网和该至少一个通信单元中的一通信单元之间的无线接口，其中，所述端点包括该通信单元和所述至少一个客户端中的一客户端，该设备包括：

用于从所述端点中的第一端点接收用于在所述端点之间交换的通信的编码器类型的指示的装置；

用于响应于接收到所述编码器类型的指示，基于所指示的编码器类型，选择适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的至少一个的装置；和

用于通过选择性地应用适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的所述至少一个来最佳化所述无线接口的装置。

附图说明

图1是根据本发明的无线通信系统的框图。

图2是说明根据本发明的一个实施例的无线通信系统操作的流程图。

图3是基于所谓的通用移动电信系统并且根据本发明的无线通信系统的框图。

图4-6是根据现有技术的协议栈和帧格式的图示。

图7是根据本发明的示范协议栈的图示。

图8是根据本发明的示范帧格式的图示。

具体实施方式

本发明提供一种用于通知无线电接入网关于通信单元和基于网络的单元之间的通信类型的技术。基于该信息，无线电接入网可以最佳化无线电接入网和通信单元之间的无线接口。为此，任何一个通信端点都可以通知无线电接入网该通信类型。在目前的优选实施例中，该通知端点可以包括该通信单元本身或客户端。作为替换，该通信端点可以包括一个代表通信单元的代理或一个代表客户端的呼叫服务器。另外，通信类型可以具体化为有关在通信期间使用的源编码器的信息。最好，无线接口的最佳化可以通过选择一个最佳纠错方案或通过与组成该通信的多个分组交换部分相关的报头压缩或解压来实现。使用一个位于无线电接入网内的网络元件基于无线通信类型最佳化无线接口。

下面参照图1-8将更容易说明本发明。现在参照图1，说明无线通信系统100。无线通信系统100具体包括与无线接入网104无线通信的多个移动用户或通信单元102。无线电接入网104又耦合到一个分组交换网106，分组交换网106自己又耦合到一个基于网际协议(IP)的网络108。多个客户端110耦合到该IP网108。无线电接入网104可以可选地耦合到所示的电路交换网116。

通信单元102最好包括能够经一个或多个无线信道112与无线电接入网104通信的移动台或便携装置(诸如车内或手持无线电台或无线电话)。优选地，无线信道112包括一个或多个实现各种已知协议和接入方案的任意一种的射频(RF)信道，这些方案例如是码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)。如更详细地参照图3所描述，无线电接入网104包括管理与通信单元的无线通信的那些基础设施的元件。如图1中示意性所示，无线电接入网104包括一个或多个有助于无线电接入网操作的网络元件114。对于通信单元102，无线电接入网104经无线信道112实现无线接口，其中通信单元102通过无线信道112能够与无线电接入网104通信，并且与图1所示的各种分组交换和IP网通信。

虽然在下面参照图3进一步详细描述了分组交换网106，但是其特征在于使用报头完成整个分组网的数据路由。如本领域中已知，相对于传统的电路交换网，这种分组交换网提供了可用资源的有效使用，因为在特定通信的持续时间期间资源并没有交给那些特定通信。类似地，IP网108是一种通常同在互联网和万维网中的基于分组交换的网络。同样，如本领域已知，客户端110可以包括能够端接IP协议的计算机装置。

当一个通信单元102和客户端110通信时，通信单元和客户端任何一个都可以被认为是通信的端点。在传统的第一和第二代通信系统中，编码器/解码器(编解码器)装置典型地被硬编码在通信的端点中。例如，在许多陆地移动无线电通信系统中，使用压缩编解码器来使经无线接口传送的语音数据的频谱效率最大化。在这些系统中，因为提供了一个单独的语音编解码器，因此在通信单元和无线电接入网之间的无线接口对于那个单独的源编解码器类型来说是严格最佳的。但是，随着诸如通过IP的语音(VoIP)这样的实时业务的出现，各种源编码器中的任何一种都可用于给定的系统。这样，通过无线电接入网提供的无线接口对于为特定通信所选择的源编码器来说可能并不是最佳的。

为此，本发明提供一种用于通知无线电接入网一个给定通信的通信类型的技术，以便该无线电接入网随后可以最佳化该无线接口。现在参照图2，说明了一个描述根据本发明的处理的流程图。优选地，在图2中所述的处理使用存储的计算机可读指令来实现，这些指令可以由一个适当平台或多个平台内的合适处理器来执行。这种实现技术在本领域中是众所周知的。因此，在框202，一个通信端点确定用于该通信的通信类型。通常，通信类型可以包括任何足够信息，使网络元件能够确定如何最佳化无线接口。在目前的优选实施例中，通信类型由该通信期间使用的源编码器的类型来指示。典型地，通信期间使用的源编码器的类型由服务类型确定并且在呼叫建立期间被明确(或隐含)请求。例如，与特定类别的通信单元只进行语音通信时，可以使用特定的语音编码器，例如在GSM网络中的GSM全速率编解码器。相反，在通信只包括视频数据时，可以使用合适的视频编码器，例如H.263或MPEG 2.0编解码器。如在通信包括语音和视频数据的情况中可能使用多种编码器的组合。甚至可能在一个呼叫期间改变所选择的源编码器。无论如何，本发明能够处理这些情况中的每一种。应该注意，端点还可以包括代表通信单元或客户端的各种实体。如下面参照图3进一步描述的，诸如无线代理或呼叫服务器这样的装置可以用于代表通信单元和/或客户端。

无论如何，在框204，已经确定用于该通信的通信类型的端点通知无线电接入网该通信类型。这可以通过使用明确或隐含的消息传送方案来实现。在明确消息传送方案的情况中，或产生一个新的消息；或修改现有的消息，以包括向无线接入网指示该通信类型的信息，例如通过附加额外的协议层或加强现有协议层。这样，例如当通信单元是通知无线接入网该通信类型的端点时，可以在通信单元与该无线电接入网通信所使用的协议内产生一个新的消息，该信息可以包括有关该通信类型的信息。应该注意，在一些情况中，该通信单元需要充当一个用于附加到该通信单元上的装置的无线调制解调器，其中那个装置是该通信的实际端点。在这种情况中，根据需要通过该附加的装置来通知该通信单元该通信类型。作为替换，当客户端或代表客户端的呼叫服务器充当通知无线电接入网该通信类型的端点时，可以添加一个在客户端(或呼叫服务器)和无线接入网(或代理本身)之间的合适协议内定义的明确消息。如下面相对图3的更详细描述中，分组交换网106可以包括一个代表无线电接入网104的无线代理，该代理被指定用来从客户端或呼叫服务器接收这种明确消息并且随后通知无线电接入网该通信类型。

在一种替换实施例中，不是从端点发送一个明确的消息给无线接入网，而是这样的一个指示被隐含包括在经该端点发送给无线接入网的信息中。下面相对图4-8描述该替换方案的特定例子。通常，这种隐含方法特征在于，在每个数据分组内给出足够的信息来指示用来最佳化无线接口的合适技术。

一旦无线电接入网已经被通知了该通信类型，那么在框206，可以基于该通信类型最佳化无线电接入网和那个通信涉及的特定通信单元之间的无线接口。在目前的优选实施例中，这种最佳化可以通过两种方案的任何一种或这两种来实现。在第一种中，基于该通信类型为无线接口选择最佳纠错方案。如本领域已知，特定源编码器输出的数据对数据传输期间引入的差错具有各种程度的敏感度。例如，众所周知，特定的语音编解码器提供对信道差错相对不敏感的输出参数，而其他参数对信道差错高度敏感。当通过无线接口发送这些参数时为了最大化频谱效率，为那些对信道差错有较高敏感度的位提供较高程度的差错保护，而对那些对信道差错有相对可忽略的敏感度的参数保护的程度较低或完全不保护。因为这种选择性差错编码取决于使用的源编码器，因此本发明允许无线电接入网基于通信类型的知识选择一种最佳的差错编码方案。这种知识可以被预先确定，在这种情况中无线电接入网知道基于端点之一提供给它的通信类型应用预定的纠错方案。但是在更概括的方案中，无线电接入网可以只有不同等级的差错保护知识，这些知识可以根据需要随意应用到数据中。因此，差错保护的适当等级只基于给定分组内不同数量的参数知识，这些参数将在差错敏感度的每个等级内提供给它。进一步参照图3-8描述上面相对图2描述的原理的特定例子。

在第二种最佳化方案中，使用分组报头压缩/解压。这种技术在本领域中是众所周知的，包括Van Jocobsen的报头压缩。作为替换，再次使用已知技术，报头在发送方可以被完全丢弃并且在通信的接收方被重构。在共同待决的US专利申请号09/887,831中进一步描述了报头的丢弃和重构，该专利的教导通过对其引用包含在此。无论如何，压缩/解压或消除/重构技术最小化了经无线接口发送的数据量，从而提高了吞吐量和带宽使用效率。

现在参照图3，描述了基于通用移动电信系统(UMTS)模型的无线通信系统300。该无线通信系统300包括基站系统302、308，无线电网络子系统304、306和核心网310。核心网310可以耦合到IP网312上，而IP网312又可以耦合到一个或多个客户端314和一个或多个呼叫服务器316上。多个通信单元328可以与基站系统302、308和/或无线电网络子系统304、306通信。图3中所示的每个元件在本领域都是众所周知的并且已经很好地定义了功能。此外，为了本发明的目的，图3中所示的每个元件包括适于实现本领域已知的软件算法的处理器和存储装置。

如所示，每个基站系统302、308包括一个耦合到一个或多个基站收发信机系统322的基站控制器320。如本领域已知的，基站控制器320控制基站收发信机系统322的操作，而基站收发信机系统322又包括一个或多个用于根据本发明实现无线接口的无线收发信机。类似地，每个无线电网络子系统304、306包括耦合到一个或多个节点326的无线电网络控制器324。每个节点326实质上是负责一个或多个覆盖区内的无线发送或接收设备的逻辑表示。而无线网络控制器324控制相应节点所代表的无线资源的使用和完整性。

核心网310最好包括在右边所示的一个分组交换部分(PS)和左边所示的一个电路交换部分(CS)。如图3所示，基站系统302、308可以耦合到核心网310的分组交换部分或耦合到核心网310的电路交换部分。相反，每个无线电网子系统304、306可以耦合到核心网310的分组交换部分和电路交换部分。如本领域中已知，核心网310的分组交换部分典型地包括多个支持节点。具体地如图3所示，提供了一个服务支持节点330(SGSN)，并且它耦合到一个网关支持节点(GGSN)332。SGSN为向该SGSN登记的每个通信单元存储实现分组交换业务所需要的预订信息和位置信息。GGSN 332存储路由从IP网312接收并且去往通信单元328之一的分组数据业务所需要的预订信息和路由信息。在核心网310的电路交换部分，移动交换中心334执行处理去往和来自通信单元328的电路交换业务的各种功能。应该注意，本发明不影响核心网的电路交换部分操作并且不受核心网的电路交换部分操作的影响。

在本发明的上下文中，基站302、308或无线电网络子系统304、306组成系统300的无线电接入网部分。此外，基站控制器320和基站收发信机系统322或无线电控制器324和节点326包括适于实现相对于图2所介绍的无线电接入网的功能的网络元件。另外，SGSN 330可以充当代表该无线电接入网的无线代理。如前面描述的，使用明确的消息传送方案，诸如通信单元328或代表通信单元328的无线代理336这样的端点可以把通信类型的指示直接发送给基站系统302、308或无线电网络子系统314。作为替换，客户端314或代表客户端的呼叫服务器316可以发送一个明确的消息给代表适当的基站系统302、308或无线电子系统304、306的服务支持节点330。如图3中所示，无线代理336耦合到SGSN 330或IP网312。在无线代理和呼叫服务器的典型应用中，通信单元将与无线代理通信，以便完成与给定客户端建立通信。该无线代理随后与代表客户端的一个呼叫服务器通信以建立通信。一旦已经通过该无线代理和呼叫服务器建立通信，那么通信单元和客户端可以承担通信的控制。无论通信单元和客户端之间建立通信使用的机制如何，都可以使用如上所提到的隐含或明确的消息传送方案来通知RAN。进一步参照图4描述基于对现有协议的修改的隐含消息传送方案的例子。

现在参照图4，示出了根据现有技术的一个协议栈。在图4、5、7中的图示都基于开放式系统互联(OSI)模型的概念，其中每个协议层使用直接在它下面的层并且为直接在它上面的层提供服务。图4中所示的协议栈可以在典型位于核心网的编解码器和无线电网络控制器之间进行交换，从而形成所谓的Iu接口部分。包括编解码器所产生的数据帧的编解码器器协议402占用了协议栈的最高层。实际上，编解码器协议402透明地通过无线电网络控制器并且被一个通信终端内的编解码器终接。协议栈404根据一个帧格式产生数据分组并且支持核心网内的编解码器和无线电接入网控制器之间的通信。如本领域已知的那样提供分别对应OSI模型中指定的数据链路层和物理层的较低层。

在核心网的分组交换部分的另一方，即经GGSN 332从核心网310到IP网312，使用如图5所示的协议栈。如前面，一个编解码器协议502占用了协议栈的最高层。在这种情况中，编解码器协议502构成了源自通信单元内的编解码器并且由分组交换网中的客户端终接的数据帧。编解码器产生的帧通过实时协议(RTP)/用户数据报(UDP)/IP封装层504进行封装。当通过IP网传送时，RTP/UDP/IP封装能够使得数据被正确路由。如图4，根据需要再次提供较低层506、508。

参照图6进一步说明典型现有技术的编解码器格式帧。特别是，在图6中所示的帧格式是在传统的电路交换系统中可以找到的典型格式。为了本发明的目的，图6中的帧格式说明了相应于给定通信的子流概念。在这种情况中，形成Iu接口的用户面协议报头602指定了子流604-608的特定组属于哪个通信，即哪个通信单元建立了该通信。每个子流最好对应差错敏感度的不同等级，从而对应所要求的防止差错的不同等级。例如，在用于编码语音的自适应多速率(AMR)编码器中，有三种不同的防止差错层。本发明使用子流的概念作为向无线电接入网提供通信类型的隐含指示的一种手段。

现在参照图7，说明了根据本发明的协议栈。特别是，像在图5中所示的协议栈，图7的协议栈支持核心网和IP网之间的通信。因此，编解码器协议层702再次通过RTP/UDP/IP层704在RTP/UDP/IP报头信息中封装。但是，所谓的增强帧协议层插在RTP/UDP/IP层704和较低层708、710之间。在图8中进一步说明的增强帧协议层706在一个分组接一个分组的基础上传送作为帧格式的附加子流专用于RTP/UDP/IP封装802的信息。此外，还包括子流描述符804-808，它们描述形成编解码器协议702的一部分的每个子流中的数据性质。根据该知识，无线电接入网接收到增强帧协议层时就可以对经无线接口传送的数据的纠错进行最佳化。以这种方式，无线电接入网可以被通知通信类型并且从而最佳化无线接口。注意，如本领域普通技术人员应该认识到，图7和8中所示的方案只是根据本发明的隐含消息传送方案的许多可能实现中的一种，并且只是作为例子提供而不是限制。

本发明提供一种技术，通过这种技术通信的端点或代表它们的其他实体通知无线电接入网关于端点之间的通信类型，从而允许无线电接入网来最佳化无线接口。相对于现有技术的系统，这能够提供关于可能提供的业务类型的更大灵活性，而且以最佳方式通过无线接口保证支持每个这样的装置。

在前面的说明中，已经参照具体实施例描述了本发明。但是，本领域普通技术人员应该认识到，在不脱离下面的权利要求中阐述的本发明的范围情况下可以进行各种修改和变化。相应地，说明书和附图应该被认为是说明性而不是限制性含义，并且所有这样的修改被认为包含在本发明的范围内。

上面已经参照具体实施例已经描述了好处、优点和解决该问题的方案。但是，好处、优点和解决该问题的方案、以及任何可以使任何好处、优点和解决方案产生或变得更明确的元件不应该被认为是对任何或所有权利要求来说关键的、要求的或需要的特定或元件。如在此所使用的，术语“包括”、“包含”或任何其变形都应该覆盖非独有的包含，以便包括一系列元素的处理、方法、工艺或设备不仅仅包括这些元素，而且可以包括未明确列出或这样处理、方法、工艺或设备固有的其他元素。

Claims (4)

1.一种用于在包括与无线电接入网进行无线通信的至少一个通信单元的无线通信系统中的方法，该无线电接入网与一个分组交换网通信并且该分组交换网与至少一个客户端通信，所述方法用于当在端点之间建立通信时最佳化该无线电接入网和该至少一个通信单元中的一通信单元之间的无线接口，其中，所述端点包括该通信单元和所述至少一个客户端中的一客户端，该方法包括：

通过该无线电接入网从所述端点中的第一端点接收用于在所述端点之间交换的通信的编码器类型的指示；

响应于接收到所述编码器类型的指示，通过所述无线电接入网，基于所指示的编码器类型，选择适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的至少一个；和

通过选择性地应用适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的所述至少一个，利用所述无线电接入网最佳化该无线接口。

2.如权利要求1的方法，进一步包括：

通过所述端点的第一端点确定用于在所述端点之间交换的通信的编码器类型；和

通过第一端点向所述无线电接入网通知所述编码器类型。

3.一种用于在包括与无线电接入网进行无线通信的至少一个通信单元的无线通信系统中的设备，该无线电接入网与一个分组交换网通信并且该分组交换网与至少一个客户端通信，所述设备用于当在端点之间建立通信时最佳化该无线电接入网和该至少一个通信单元中的一通信单元之间的无线接口，其中，所述端点包括该通信单元和所述至少一个客户端中的一客户端，该设备包括：

用于从所述端点中的第一端点接收用于在所述端点之间交换的通信的编码器类型的指示的装置；

用于响应于接收到所述编码器类型的指示，基于所指示的编码器类型，选择适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的至少一个的装置；和

用于通过选择性地应用适当的纠错等级以及用于压缩和解压分组报头的方案中的所述至少一个来最佳化所述无线接口的装置。

4.如权利要求3的设备，其中，所述编码器类型包括关于源编码器类型的信息。

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