CN1703857B - 具有本地交换能力的gprs无线网络及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在用户设备终端(UE 112)和服务器(104)之间，通过经局域网(LAN 108)连接的专用通用分组无线业务(GPRS)网络(102)传送数据的通信系统(100)和方法。通常，专用网络(102)包括用于向UE(112)发送数据以及从UE接收数据的GPRS盒装网络(GPRS NIB 110)和专用网关支持节点(GSN 114)。在一个实施例中，系统(100)包括公用网络(122)，而专用网络(102)适于使UE(100)通过公用网络对服务器(104)进行远程访问。专用网络(102)最好包括授权模块(140)，以确保对服务器(104)的访问局限于被授权的UE(112)或者用户。专用网络(102)能够通过GPRS NIB(110)或GSN(114)连接到公用网络(122)。可选的是，专用网络(102)适于使UE(112)能够访问位于经广域网(142)链接的附加远程服务器(104-1)中的数据。

Description

具有本地交换能力的GPRS无线网络及其操作方法

相关申请的引用 

本申请要求享有于2003年2月12日提交的序列号为60/35756、题为“具有本地交换能力的GPRS无线网络及其操作方法”的美国临时申请的优先权。 

发明领域 

本发明一般地涉及通信系统，更具体地说，涉及包括具有本地交换能力的通用分组无线业务(GPRS)无线网络的通信系统及其使用方法。 

背景技术

近年来，对能够处理数据通信的无线系统或网络的需求激增。诸如便携式计算机、Web访问装置(WAP)、个人数字助理(PDA)之类的用户设备终端(UE)广泛应用于访问数据库、传送文件以及接收和发送电子邮件消息。无线数据通信系统通常依靠分组交换技术，如GPRS(通用分组无线业务)来提供更高的效率。GPRS是一种集成到GSM(全球移动通信系统)协议中的技术，用于提供无线数据接入。 

下面将参考图1描述常规数据通信系统。图1是包括公用GPRS网络12的通信系统10的框图，此图将用于说明几个UE 14、16与位于场所20处的服务器18之间的数据路由。参照图1，公用GPRS网络12通常包括公用网关支持节点(GSN 22)，其用于交换公用GPRS网络与公用网络其它部分、如公用交换电话网络(PSTN 24)或因特网26之间的信息或分组。公用GSN 22还连接到若干基站控制器-中 央处理单元(BSC/CPU 28)，图中显示了两个BSC/CPU 28。每个BSC/CPU 28又与一个或多个基站收发信台(BTS 30)通信，其中对应于每个BSC/CPU仅显示了一个基站收发信台，该基站收发信台又与UE 14、16通信。与公用GSN 22相连接的公用归属位置注册器(HLR32)记录可找到UE 14、16的位置或BTS 30地址。 

此外，如图所示，公司和企业常常将服务器18连接到公用GPRS网络12上，以使员工、顾客和/或供应商可以访问服务器上维护的数据和数据库。例如，希望可以远程访问数据，以使远离现场工作的销售人员或服务技术人员可以发送和接收电子邮件、下载数据以及更新数据库。通常，服务器18通过因特网26和局域网(LAN 34)连接到公用GSN 22。 

虽然由于可以利用无线通信系统和公用GPRS网络12大大提高了便携式计算机和其它UE 14、16的效用，但当代的通信系统10仍有许多缺点或缺陷。具体地说，在UE 16的使用者或用户正在访问与该UE位于同一场所20处的服务器的那些情况下，常规通信系统10通常不令人满意。还有许多原因导致用户通过经LAN 34硬连线到服务器18的终端36来访问服务器可能不理想或者甚至不可能。例如，场所20可包括几个分开的建筑，其中一些未连接到LAN 34上。用户可能需要从服务器18下载数据或应用程序或将其上载到服务器18。场所20可以是大型仓库或者制造工厂如炼油厂，用户或员工在工作过程中要在场所20内及其周围移动。 

上述的通信系统10在用于在UE 16与位于同一场所处的服务器之间传送数据时存在许多问题或缺点。其中的主要问题是不能维护UE 16与服务器之间传送的信息/数据的所有权或者对它们的控制。在某些情况下，公司可选择使服务器18中的部分或全部信息仅可供现场的UE 14利用，因此，通过公用GPRS网络12进行传输是不理想的。 

在UE 16与位于同一场所处的服务器18之间使用公用GPRS网络12传送数据的另一问题是，会导致经过公用通信系统10的通信历经过度的或不必要的迂回路程。公用通信系统10中或其上的数据传输率受法律及可用系统资源或带宽的限制。也就是说，数据传输率随用户数增加而下降。结果是，通过公用通信系统10的数据传输率通常比GPRS技术所能提供的低很多。因此，在服务器18与UE 16间传送大文件通常是费时的操作，这可能限制用户的移动性，因为用户不能越出公用GPRS网络12的服务区，在该服务区中，UE 16可连接到服务器18而不终止上述操作。 

因此，需要一种使用户能够维护UE与服务器之间传送的信息的所有权的通信系统和方法。还需要一种通过减少或者消除通信回程来提高通信系统资源使用效率的通信系统和方法。进而还需要一种提供高于现有公用网络中的可行数据传输率的数据传输率的通信系统和方法。 

本发明的系统和方法提供了优于现有技术的这些及其它优点。 

发明概要 

本发明目的是提供一种具有经局域网或广域网链接到服务器的专用通用分组无线业务(GPRS)网络。另一目的是提供一种使用相同网络在若干用户设备终端(UE)与上述服务器之间传送数据的方法，从而优化呼叫路由、维护了传送过程中数据的所有权并避免了与使用公用网络相关的长途费用。 

在一个方面中，本发明为的是提供一种经局域网(LAN)连接到位于同一场所处的服务器的专用GPRS网络，所述专用GPRS网络适于通过LAN在UE与服务器之间传送数据。通常，专用GPRS网络包括用于向UE发送数据以及从其接收数据的GPRS盒装网络(network-in-box)(GPRS NIB)和用于在LAN与GPRS NIB之间交换信息或分组的专用网关支持节点(GSN)。更适宜的是，专用GPRS网络适于采用信道编码方案(CS)-1、CS-2、CS-3或CS-4 以约72.4千比特/秒到约171.2千比特/秒的数量与多个UE通信。最适宜的是，专用GPRS网络还配置成可使UE通过广域网(WAN)访问远离专用GPRS网络和UE的第二服务器。本实施例的一种形式中，LAN为WAN的组成部分。可选的是，UE还适于与公用无线网络通信。 

在另一个方面中，本发明为的是提供一种包括公用网络及专用GPRS网络的通信系统，所述专用GPRS网络连接到公用网络并经LAN连接到服务器。如前所述，专用GPRS网络包括GPRS NIB和专用GSN，以使UE能够通过专用GPRS网络和LAN访问服务器。更适宜的是，公用网络包括公用无线网络，且专用GPRS网络适于使UE能够从非专用GPRS网络服务区域通过公用无线网络远程访问服务器。最适宜的是，专用GPRS网络还包括授权模块，以确保对服务器的访问局限于已被授权访问服务器的UE或用户。在本实施例的一种形式中，专用GPRS网络通过GPRS NIB连接到公用网络。在另一种形式中，专用GPRS网络通过GSN连接到公用网络。 

在另一实施例中，公用无线网络通过LAN连接到服务器，并且UE适于与公用无线网络通信以直接通过LAN远程访问服务器。可选的是，一个通过LAN连接到服务器或连接在LAN与服务器之间的授权模块防止对服务器的未授权访问。 

在又一个方面中，本发明为的是提供一种通过专用GPRS网络和LAN在UE与服务器之间传送数据的方法。概括地说，此方法包括以下步骤：(i)在专用GPRS网络的GPRS NIB中接收来自若干UE之一的呼叫信息；(ii)通过专用GPRS网络和LAN将UE连接到服务器；以及(iii)通过专用GPRS网络和LAN在UE与服务器之间传送数据。更适宜的是，其中，通信系统包括连接到专用GPRS网络的公用无线网络，以及将UE连接到服务器的步骤是通过从非专用GPRS网络服务区域经公用无线网络将UE连接到服务器来完成的。最适宜的是，所述通信系统包括授权模块以及所述方法还包括 确定UE或其用户是否被授权访问服务器的步骤。 

在一个实施例中，专用GPRS网络通过WAN连接到远离GPRS网络和UE的附加服务器，将UE连接到服务器的步骤涉及通过专用GPRS网络和WAN将UE连接到附加服务器之一。 

本发明的设备和方法的优点包括下列任何或所有优点： 

(i)具有维护UE与服务器之间传送的信息/数据的所有权的能力； 

(ii)通过减少或者消除经由公用网络的通信迂回路径提高了通信系统资源的使用效率； 

(iii)数据传输率高于现有公用网络上可能的数据传输率； 

(iv)通过避免与使用公用网络相关的长途费用降低了操作成本。 

附图简述 

在结合附图阅读以下详细说明之后可以清楚本发明的这些及其它特征和优点，附图中： 

图1(现有技术)是包括公用通用分组无线业务(GPRS)网络的常规通信系统的框图，其中还显示了用户设备终端(UE)与位于同一场所处的服务器之间的通信路由。 

图2是包括根据本发明实施例，具有本地交换能力的专用GPRS网络的通信系统的框图； 

图3是具有根据本发明的一个实施例，具有链接到公用网络的专用GPRS网络的通信系统的框图；以及 

图4是说明根据本发明的过程的实施例，该过程用于使UE能够访问位于同一场所处的服务器中或者位于利用专用GPRS网络经局域网(LAN)连接的场所处的服务器中的数据的流程图。 

详细说明 

本发明旨在提供一种使与专用通用分组无线业务(GPRS)无线网络相关联的用户设备终端可直接访问位于同一场所处的服务器中的数据，或经局域网(LAN)链接到GPRS无线网络的服务器中的数据，而根本无需在公用网络上进行通信路由的系统和方法。 

下面将参照图2描述根据本发明的通信系统。图2是根据本发明实施例的包括具备本地交换能力的专用GPRS无线网络的通信系统的示例框图。为简洁起见，已经省略了通信系统的许多细节，尤其是众所周知的、与本发明无关的公用交换电话网络、因特网和GPRS无线网络的许多细节。 

参照图2，根据本发明的通信系统100包括经由局域网(LAN108)连接到在单一场所106共处一地的服务器104的专用GPRS网络102。或者，专用GPRS网络102可以连接到服务器的广域网(WAN)(此图未显示)，其中一些或全部服务器可位于远离专用GPRS网络的位置。通常，专用GPRS网络102包括适于通过专用GPRS网络和LAN 108在若干用户设备终端(UE 112)(图中仅显示了一个UE 112)与服务器之间传送数据的GPRS盒装网络(GPRS NIB 110)。连接或耦合到GPRS NI B110及LAN 108的专用网关支持节点(专用GSN 114)在LAN和GPRS NIB之间交换信息或数据分组。专用GSN 114经由专用Iu-PS接口或链路115连接到GPRS NIB 110。 

本文所述场所是指可由专用GPRS网络服务的地理区域，并且该地理区域可包括一个或者多个大楼或建筑物。 

UE 112指可使用无线电链路来访问服务器中信息的任何移动或无线设备或系统。被访问的信息可包括声音、多媒体和/或数据。普通UE包括例如便携式计算机、Web访问装置(WAP)、个人数字助理(PDA)、寻呼机、传真机及电话。 

数据指可传递数值、文本、图像、声音或视频信息的任何计算机可读代码。存储在服务器104中的数据可结构化为数据库，该数据库具有一个或者多个大型持久数据集以及用于组织、访问、查询和更新数据的相关软件。复杂数据库可包括大量数据文件，每个数据文件包含许多记录，每条记录具有若干单个元素。简单数据库可由单个数据文件或记录构成。 

应理解，在本发明的通信系统100中，数据所有权在整个传送过程中得到维护，从而提高了安全性并避免了使用公用网络(图中未显示)的相关长途费用。此外，因为通信系统100不受数据传输率的管理限制约束，并且因为它可以设计成容纳预定数量的用户，所以本发明的通信系统一般可取得高于现有公用网络上的可能数据传输率的数据传输率。数据传输率是无线通信数据传输编码方案的函数。在GPRS网络中，存在四种编码方案。信道编码方案1即CS-1可用8个GSM时隙提供高达约72.4千比特/秒的最大数据率，或约9.05千比特/秒的数据传输速率。CS-2可提供高达约107.2千比特/秒的最大数据率，或约13.4千比特/秒的数据传输速率；而CS-3可提供高达约124.8千比特/秒的最大数据率，或约15.6千比特/秒的数据传输速率；以及CS-4可提供高达约171.2千比特/秒的最大数据率，或约21.4千比特/秒的数据传输速率。编码方案的选择取决于UE与GPRS NIB 110之间无线链路的质量。如果无线链路噪声很大，则专用GPRS网络可采用CS-1来确保更高的可靠性。如果UE与GPRS NIB110之间无线链路质量良好，则专用GPRS网络可以采用CS-3或者CS-4来获得最佳的数据传输速率。 

GPRS NIB 110是一个基于专用GPRS网络102的完备的独立无线系统。通常，GPRS NIB 110包括与单一微蜂窝平台集成的基站控制器116和基站收发器118，微蜂窝平台的例子有可从设在美国加利福尼亚州门洛帕克城的Interwave公司购得的WAVEXpress^@系列。更适宜的是，将GPRS NIB 110设计成在通过附加GPRS NIB连接到网络的使用和/或覆盖需求增加时，便于快速部署和扩展专用GPRS网络。最适宜的是，GPRS NIB 110允许通过增加连接到GPRS NIB上并受其控制的外部BTS 118来扩展专用GPRS网络102。 

在一个优选实施例中，通信系统100还包括公用网络122，以使UE 112-1可以从非专用GPRS网络服务区域远程访问服务器104。下面参照图3说明此实施例的一种形式。参照图3，公用网络122可包括电路交换网络如公用交换电话网(PSTN 124)、公用无线网络126如上述公用GPRS网络以及分组交换网络如因特网128。公用无线网络126通常包括公用GSN 130，其用于交换公用无线网络与公用网络122的其它部分如PSTN 124、因特网128或附加公用GSN(未显示)之间的信息或者分组。公用GSN 130还连接到若干基站控制器-中央处理单元(BSC/CPU 132)，图中只显示了其中两个。每个BSC/CPU 132又与一个或多个基站收发信台(BTS 134)通信，其中对应于每个BSC/CPU仅显示了一个基站收发信台，该基站收发信台又与位于公用无线网络126服务区内的UE 112-1通信。连接到公用GSN 130的公用归属位置注册器(公用HLR 136)记录可在公用无线网络126的服务区内找到UE 112-1的位置或BTS 30地址。 

在此实施例的一种形式中，服务器104通过公用无线网络126与专用GSN 114之间的Iu-PS链路138或接口连接到公用网络122。如图所示，专用GSN 114可直接链接到公用GSN 130，或经因特网128链接到公用GSN 130(未显示)。在另一种形式中，专用GPRS网络102通过公用无线网络126与GPRS NIB 110之间的Iu-PS 139链路或接口连接到公用网络122。或者，在另一实施例中，服务器104通过LAN 108和因特网128连接到公用网络122，并且UE 112-1适于与公用无线网络126通信，以便直接通过LAN远程访问服务器。 

在另一个实施例中，由授权模块140控制对服务器104的访问，以防止未授权的UE 112-1或用户访问。通常，授权模块140连接在LAN 108与服务器104之间(未显示)，或者如图所示通过LAN连接到服务器。或者，服务器104通过专用GPRS网络102连接到公用网络122，授权模块140可包括在专用GPRS网络或其一部分中，连接到专用GSN 114或GPRS NIB 110之一或二者。 

在又一个实施例中，LAN 108是更大WAN 142的组成部分，该WAN 142连接远离专用GPRS网络和UE 112，位于附加服务器104-1所在企业内的附加场所106-1处。在此实施例的一种形式中，附加GPRS NIB或者BTS 144设在附加场所106-1处，以将专用GPRS网络102的覆盖范围扩展到附加的UE 112-2。可选的是，专用GPRS网络102还可包括中央地址表或者位置注册器146，以记录可在专用GPRS网络102的服务区内找到UE 112的位置或BTS地址。 

下面将参照图4描述用于操作根据本发明实施例的通信系统110的过程或方法。图4是说明使UE 112可利用专用GPRS网络102访问位于同一场所处的服务器104中的数据、或访问经LAN 108或WAN142连接的场所处的服务器104-1中的数据的流程图。在此方法中，在专用GPRS网络102的GPRS NIB 110中接收一个UE 112的呼叫信息(步骤150)。接着，判断UE 112或用户是否被授权访问服务器104(步骤152)。如果已授权UE 112或用户，则通过专用GPRS网络102和LAN 108将UE连接到服务器104(步骤154)，并在UE与服务器之间传送数据(步骤156)。如果通信系统100包括连接到专用GPRS网络102的公用无线网络126，则将UE 112连接到服务器的步骤(步骤154)是通过公用无线网络将位于非专用GPRS网络102服务区域内的UE 112-1连接到服务器来完成的。如果专用GPRS网络102经WAN 142连接到远离专用GPRS网络和UE 112的附加服务器104-1，则将UE连接到服务器的步骤(步骤154)涉及通过专用GPRS网络和WAN 142将UE连接到附加服务器之一。 

为了达到示意和说明的目的，前面介绍了本发明的具体实施例。这些实施例不用于穷举，或不用于将本发明限制于所公开的具体形式，显然，根据以上教导，可以进行许多种修改和变化。所选并加以说明的实施例是为了最好地阐明本发明原理及其实际应用，从而使本领域其他技术人员采用适合所设想的具体应用的各种修改，最佳地运用本发明及各种实施例。本发明范围由所附权利要求书及其 等同物来限定。 

Claims (21)

1.一种经由局域网连接到位于同一场所处的服务器的专用通用分组无线业务网络，所述专用通用分组无线业务网络包括：

适于通过所述专用通用分组无线业务网络以及所述局域网在多个用户设备终端与所述服务器之间传送数据的通用分组无线业务盒装网络，以及

专用网关支持节点，用于在局域网与所述通用分组无线业务盒装网络之间交换信息；

由此，通过维护所述传送过程中的数据所有权增强了安全性，并避免了与使用公用网络相关的长途费用。

2.如权利要求1所述的专用通用分组无线业务网络，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络适于采用从下列各项构成的组中选择的编码方案与所述多个用户设备终端进行通信：

信道编码方案1；

信道编码方案2；

信道编码方案3；以及

信道编码方案4。

3.如权利要求1所述的专用通用分组无线业务网络，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络配置成使所述多个用户设备终端能够访问位于第二服务器中的数据，所述第二服务器远离所述专用通用分组无线业务网络以及所述多个用户设备终端，并经由广域网连接到该专用通用分组无线业务网络。

4.如权利要求3所述的专用通用分组无线业务网络，其特征在于：所述局域网是所述广域网的一部分。

5.如权利要求1所述的专用通用分组无线业务网络，其特征在于：所述用户设备终端进一步适于还与公用无线网络通信。

6.一种通信系统，其包括：

公用网络；以及

经由局域网连接到所述公用网络以及服务器上的专用通用分组无线业务网络，所述专用通用分组无线业务网络包括适于通过所述专用通用分组无线业务网络以及所述局域网在多个用户设备终端与所述服务器之间传送数据的通用分组无线业务盒装网络，和用于在局域网与所述通用分组无线业务盒装网络之间交换信息的专用网关支持节点。

7.如权利要求6所述的通信系统，其特征在于：所述多个用户设备终端至少包括一个数据处理装置，其中所述专用通用分组无线业务网络适于在所述数据处理装置与所述服务器之间传送数据。

8.如权利要求6所述的通信系统，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络与所述服务器位于同一场所处。

9.如权利要求6所述的通信系统，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络适于采用从下列各项构成的组中选择的编码方案与所述多个用户设备终端进行通信：

信道编码方案1；

信道编码方案2；

信道编码方案3；以及

信道编码方案4。

10.如权利要求6所述的通信系统，其特征在于：所述局域网是较大广域网的一部分，所述广域网连接到远离该专用无线网络的附加服务器。

11.如权利要求10所述的通信系统，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络适于使所述多个用户设备终端能够通过所述广域网访问所述附加服务器。

12.如权利要求6所述的通信系统，其特征在于：所述公用网络包括公用无线网络，其中，所述专用通用分组无线业务网络适于使所述多个用户设备终端能够从非所述专用通用分组无线业务网络服务的区域，通过所述公用无线网络远程访问所述服务器。

13.如权利要求12所述的通信系统，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络还包括授权模块。

14.如权利要求13所述的通信系统，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络通过通用分组无线业务盒装网络连接到所述公用网络。

15.如权利要求13所述的通信系统，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络通过所述专用网关支持节点连接到所述公用网络。

16.如权利要求6所述的通信系统，其特征在于：所述公用网络包括通过所述局域网直接连接到所述服务器的公用无线网络，其中，所述多个用户设备终端适于还与公用无线网络通信，以便从非所述专用通用分组无线业务网络服务的区域通过所述公用无线网络来远程访问所述服务器。

17.如权利要求16所述的通信系统，其特征在于：通过所述局域网连接到所述服务器的授权模块防止对所述服务器进行未授权的访问。

18.一种通过专用通用分组无线业务网络和局域网在多个用户设备终端与服务器之间传送数据的方法，在具有经所述局域网连接到所述服务器的所述专用通用分组无线业务网络的通信系统中，所述专用通用分组无线业务网络包括适于通过所述专用通用分组无线业务网络以及所述局域网在所述多个用户设备终端与所述服务器之间传送数据的通用分组无线业务盒装网络，和用于在所述局域网与所述通用分组无线业务盒装网络之间交换信息的专用网关支持节点，所述方法包括以下步骤：

a)在所述专用通用分组无线业务网络的所述通用分组无线业务盒装网络中接收来自所述多个用户设备终端之一的呼叫信息；

b)通过所述专用通用分组无线业务网络和所述局域网将所述用户设备终端连接到所述服务器；以及

c)通过所述专用通用分组无线业务网络和所述局域网在所述用户设备终端与所述服务器之间传送数据。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：所述通信系统还包括连接到所述专用通用分组无线业务网络的公用无线网络，以及其中将所述用户设备终端连接到所述服务器的所述步骤包括从非所述专用通用分组无线业务网络服务的区域通过所述公用无线网络将所述用户设备终端连接到所述服务器的步骤。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述通信系统还包括授权模块，其中，所述方法还包括在步骤a)之后且在步骤b)之前进行确定所述用户设备终端或其用户是否被授权访问所述服务器的步骤。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于：所述专用通用分组无线业务网络经由广域网连接到远离所述专用通用分组无线业务网络和所述多个用户设备终端的附加服务器，其中将所述用户设备终端连接到所述服务器的所述步骤包括通过所述专用通用分组无线业务网络及所述广域网将所述用户设备终端连接到所述附加服务器之一的步骤。

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