降低蜂窩回傳的成本的製作方法
2023-09-16 13:29:20
專利名稱：降低蜂窩回傳的成本的製作方法
技術領域：
下面的描述涉及無線電系統背景技術在現今的蜂窩系統中，必須將語音、數據和信令業務從小區塔臺(celltower site)回傳到移動交換中心所在的中央局。通常，回傳指的是將數據傳到(例如)基站和基站控制器之間的核心網絡。在某些情況下，回傳可以包括在「偏僻」的路徑上(包括將其傳送到比其目的地更遠的地方)發送網絡數據，以便更快地或以更低的成本將數據傳送到其目的地。在當前，在專用T1線路上發生大部分該回傳。還有主要用於利用許可或未許可的頻帶的小範圍利基應用(niche application)的一些無線回傳模式。
蜂窩回傳主要利用專用T1線路。所保證的帶寬和延遲對於支持實時語音呼叫是非常重要的。典型地，T1時隙專用於特定語音電路或數據信道。可獲得在回傳上使用IP來集合業務並動態地適應數據和語音的變化需要的容量的頻帶效率，但是不用於現今的大部分配置中。
雖然存在幾種無線回傳技術，但是通常將到這些系統的接口製作成看起來像T1線路。這允許使用相同的接口和時隙分配。無線路回傳與租賃T1線路相比其優點在於較低的成本，但是無線路系統經常受範圍和地形的限制。
已經對使用公共網際網路來回傳蜂窩業務產生了興趣，與專用T1線路相比其提供範圍廣的可用性和相對低的網際網路連接成本。
發明內容
在某些方面中，本發明包括用於回傳無線語音和數據傳輸的方法。該方法包括在基站接收無線傳輸。該方法還包括將來自基站的傳輸通過共享網絡轉發到基站控制器。
實施例可以包括下列中的一項或多項。
該方法可以包括在基站上控制器接收第二傳輸，並且將第二傳輸通過共享網絡轉發到基站。共享網絡可以是非專用網絡。共享網絡可以是網際網路。
該方法還可以包括在基站控制器上提供抖動緩衝器，並且使用抖動緩衝器來補償由共享網絡引起的抖動。該方法還可以包括在基站提供抖動緩衝器，並且使用抖動緩衝器來補償由共享網絡引起的抖動。
轉發傳輸可以包括使用安全協議來轉發該傳輸。安全協議可以是SSL。
該方法還可以包括確定所接收到的傳輸的優先級，並且基於所確定的優先級來轉發該傳輸。確定優先級可以包括將第一優先級分配給語音傳輸並將第二優先級分配給數據傳輸。第一優先級可以大於第二優先級。
轉發傳輸可以包括使用IP語音技術來轉發該傳輸。該方法還可以包括在基站控制器上執行傳輸的解密。該方法還可以包括在基站控制器上執行第二傳輸的加密。該方法還可以包括在基站執行功率控制。該傳輸可以是來自蜂窩電話的傳輸。
在額外的方面中，本發明包括一種方法，該方法包括在基站上接收來自第一移動單元的、要被路由到第二移動單元的無線傳輸。該方法還包括確足第二移動單元是否在基站的通訊範圍內，並且如果第二移動單元在該範圍內，則在基站上將來自第一移動單元的傳輸本地路由到第二移動單元。
實施例可以包括下面中的一項或多項。
該方法可以包括如果移動單元不在該範圍內，則將該輸轉從基站傳發到基站控制器。將該輸轉從基站傳發到基站控制器可以包括通過共享網絡將該輸轉從基站傳發到基站控制器。共享網絡可以是網際網路。
在額外的方面中，本發明包括用於回傳語音和數據傳輸的系統。該系統包括基站，配置來接收無線傳輸，並且將該傳輸通過共享網絡轉發到基站控制器。
該系統還可以包括基站控制器，配置來接收第二傳輸，並且通過共享網絡將第二傳輸轉發到基站。共享網絡可以是網際網路。基站控制器可以包括抖動緩衝器，配置來補償由共享網絡引起的抖動。基站可以包括抖動緩衝器，配置來補償由共享網絡引起的抖動。還可以將基站進一步配置來確定所接收的傳輸的優先級，並且基於所確定的優先級轉發該傳輸。
在額外的方面甲，本發明包括一種系統，該系統包括基站。基站配置來接收來自第一移動單元、要被路由到第二移動單元無線傳輸，並且確定第二移動單元是否在基站的通訊範圍內。如果第二移動單元在該範圍內，則基站配置來在基站上將來自第一移動單元的傳輸本地路由到第二移動單元。
實施例可以包括下面中的一項或多項。
該系統還可以包括基站控制器。如果第二移動單元不在該範圍內，則該基站可以配置來將該傳輸轉發到基站控制器。
在特定實現中可以見到的優點包括下面各項中的一項或多項。
在某些實施例中，使用軟體無線電系統可以降低蜂窩回傳的成本。
在某些實施例中，軟體無線電系統允許設備執行快速實現，並且對系統的任何改變或協議可以是對基礎架構的軟體下載。
在某些實施例中，軟體無線電系統採用QoS測量和機制來確保足夠的帶寬和延遲來支持語音和數據用戶需求。
圖1A是網絡的方框圖。
圖1B是網絡的方框圖。
圖2是網絡的方框圖。
圖3是網絡的方框圖。
圖4是流程5是網絡的方框圖。
圖6是網絡的方框圖。
具體實施例方式
參照圖1A，系統10包括移動單元12、基站14。將基站連接到接近主幹的網際網路14，並且藉助於現場的輕型(lightweight)QoS機制將蜂窩業務路由到蜂窩服務提供商的核心網絡。QoS機制為系統10提供所需要的服務等級，使得系統不依賴於過度的帶寬的存在來提供所需要的服務等級。
更特別地，系統10包括移動單元12，該單元將無線信號傳輸發送到基站14。基站14通過網絡16(如，公共網)將該傳輸路由到基站控制器18。基站控制器18隨後將呼叫路由到移動交換單元20，並且移動交換單元20將呼叫路由到公共交換電話網絡22。在某些實施例中，信號遍歷部署在基站控制器18和移動交換單元20之間的第二網絡(如，網際網路24)(圖1B)。
還可以經由移動交換單元20、基站控制器10、網際網路16和基站15將信號從公共交換電話網絡22發送到移動單元12。
軟體無線電可以有助於用於回傳實時蜂窩語音和數據業務的公共網際網路16的性能特性。可以使用各種類型的QoS測量和機制來提供這樣的實時蜂窩語音和數據業務。
為了降低蜂窩回傳的成本，使用網際網路是有效的。因此，確保高等級網際網路服務的最容易的方式就是連接接近主幹的裝置。裝置相對於主幹的位置避免了額外的中繼部分以及在網絡邊緣的受限帶寬。在當今網絡16的主幹中的大量帶寬(在芯線中裝有大量的光纖的結果)通常可以支持蜂窩業務的QoS需求。然而，如果用戶需要遠端位置的服務，則通常需要多次中繼來提供在那些位置中的服務，並且QoS降低。類似地，當在核心網絡中經歷過量業務時，即使當前的大量帶寬也可能不能提供足夠的資源來有效地滿足需求。
可以使用各種協議來提供效率以及帶寬優化。示例性協議包括TCP、UDP和RTP以及在這些協議頂端實現的端到端應用級QoS協議。
在某些實施例中，可以使用在公共網際網路16上的現有裝置來將呼叫從移動單元12路由到使用公共網際網路來進行回傳的公共交換電話網絡，而不需要在網絡中配置新路由器或其它硬體。這使得以快得多的時標使用網際網路進行回傳。相信這樣的實現將會節約用於現今無線載波的大量成本。
參照圖2，顯示了呼叫通過網際網路36的示例性路由。在該實例中，基站位於Texas 32和Cambridge 34，經由公共網際網路36連接到Vancouver的移動交換中心38。表1顯示位於Cambridge的基站34和Vancouver的交換中心38之間的中繼數，而表2顯示位於Texas的基站32和Vancouver的交換中心38之間的中繼數。
表1從Cambridge到207.23.93.38的跟蹤路徑，最大30個中繼，38位元組分組
表2從MidTex到207.23.93.38的跟蹤路徑，最大30個中繼，38位元組分組
如上面的表1和2所示，使用可用的網際網路連接路由呼叫可以提供足夠的服務質量。應當注意的是朝向網絡邊緣的中繼的數量和行為(contribution)包括顯著的延遲部分。因此，相信由於連接離網際網路主幹或數據網絡服務提供商的其它公共網絡較近，所以在沒有QoS協議或輕型的QoS協議的情況下，也可以有足夠多的帶寬來始終滿足蜂窩回傳QoS需求。
表3到vanu-bsc.dyn.nimlabs.org(24.239.114.151)，最多30個中繼，38位元組分組
如上面的表3所示，利用可用網際網路連接路由呼叫可以提供足夠的服務質量。使用RTP協議來發送語音，並且通過使用RTP報頭壓縮有可能節省回傳帶寬。使用IP或其它標準網際網路協議提供過渡到基於網際網路的回傳的平滑路徑。應該注意的是，在將基站放置在網際網路附近降低了中繼數。中繼數和傳輸的全部延時的影響是顯著的。將基站放置在網際網路主幹附近(由此降低中繼數)可以降低延時並確保語音傳輸的較高QoS等級。
雖然網際網路36通常提供大量帶寬以能提供足夠的QoS，但是在加載和緊急情況期間可以使用額外的路由過程和特徵來提供足夠的QoS。
如上所述，使用在基站和基站控制器之間的多次中繼會增加信號延時。例如，典型的網際網路連接通過多個中繼和網絡邊緣的帶寬受限的鏈路。這些邊緣路由器和鏈路是該連接的整體帶寬和延時的主要影響者。ISP可以選擇付較多的費用來與主幹連接得更近，但是該費用很可能仍然遠遠低於T1成本，該成本根據位置和距離在每月$400到$2000的範圍內。
為了測試用利用網際網路的通信路徑代替T1線路的操作性，已經完成了各種測試。為了比較的目的，可以使用基站和基站控制器之間的、利用現有T1線路的典型連接來測量基線帶寬、延時以及抖動。由無線連接到軟體無線電基站的標準GSM手機產生業務負載。用公共網際網路連接(如圖1A所示)來代替T1連接。使用與基線實驗類似的負載條件來測量有效帶寬、延時和抖動。
雖然沒有QoS機制的服務也是可行的，但是由於在使用公共網際網路中產生的不可預測的變化，因此各種類型的應用級QoS和故障恢復都是需要的。在許多實時系統中，由於在重發數據時該數據將會過於陳舊，因此TCP類型的重發是不合適的。其它途徑包括將糾錯嵌入數據流以便可以重構丟失的分組，或者用於在丟失事件中丟棄或重複分組。最重要的參數是保持呼叫存活。在蜂窩系統中，用戶習慣於偶爾的丟失話音或語音質量降低，但是呼叫中斷是明顯的問題。恢復機制必須確保移動單元不會確定該呼叫被中斷並終止連接。
如上所述，可以使用各種QoS機制來確保從移動單元12通過網際網路16發送到公共交換電話網絡22的信號的延時和質量。由於網際網路16是共享網絡，因此其可以有利地使用各種技術來確保保持QoS，使得在用戶的語音服務中沒有中斷。
在一些實施例中，可以在數據網絡中使用進入(admission)控制來確保在網絡中負載過多期間平滑呼叫數據流。在這種情況下，系統將進行質量/容量折衷，支持較少的語音呼叫但是保持最小質量標準。
參照圖3，系統70包括多個移動單元72、74和76以及基站78。在操作中，移動單元72、74和76產生信號並通過基站78將呼叫路由到基站控制器和通過網際網路路由到電話網絡。由於在共享網絡上可用的帶寬的可變性，基站78可以限制基站同時處理並路由語音呼叫的移動單元和附加用戶的數量。如果網際網路正忙或不具有可用的帶寬來確保預期的QoS，則基站78將拒絕來自一個或多個移動單元的傳輸。
參照圖4，顯示了用於確保在網絡超負載期間呼叫的QoS的處理。基站監視和確定共享網絡的可用帶寬(82)。例如，基站可以試通(ping)網絡上的另一裝置，並且監視試通分組的響應時間。雖然使用試通分組不提供準確的帶寬度量，但是可以將其用作確定是否存在足夠的可用帶寬的度量，以確保在網絡上路由具有特定等級質量的語音呼叫。基於所測量的帶寬，基站確定是否存在足夠的帶寬來支持語音呼叫(88)。如果有足夠的帶寬，則基站將呼叫通過基站在網絡路由到基站控制器(90)。如果沒有足夠的帶寬，則基站屏蔽呼叫，使得不能在網絡上將呼叫路由到基站控制器。
參照圖5，顯示了包括移動單元102、104、106和108以及基站118的系統100。在操作中，移動單元102、104、106和108通過基站118將信號路由到基站控制器。移動單元102、104、106和108可以在網絡上路由語音和數據。例如，移動單元102、106和108被顯示為發送語音數據110、114和116，而移動單元104被顯示為發送數據112。通常，確保期望的質量等級的語音傳輸所要求的延時小於數據傳輸所要求的延時。由於共享網絡上的可用帶寬的可變性，基站118可以為某些傳輸改變傳輸時間，以便考慮網絡的帶寬。例如，如果網絡處於或接近其容量時，基站118可以將數據傳輸的傳輸延遲預定時間，如大約1到3秒。基於可用帶寬改變數據傳輸的傳輸時間允許用戶更加有效地使用共享網絡上可用的帶寬。
在某些實施例中，共享網絡可以包括特定用戶的保證帶寬。例如，如果網絡支持專用帶寬，則可以向基站分配足夠的帶寬來確保呼叫傳輸的特定質量等級。
在某些實施例中，系統可以在回傳鏈路的一端或兩端包括抖動緩衝器來補償共享網絡中的抖動。通常，信號處理系統包括一些抖動，其為完成任何特定任務所需的時間的隨機變化。在系統最低級上，抖動是由於硬體效果，諸如兩個晶片請求訪問共享總線的相對時間。在更高級，抖動來源於可變的和不可預測的網絡性能。抖動緩衝器可以確保即使當網絡中存在明顯抖動時，系統也將根據相關通信協議來處理系統並將其呈現給系統用戶。
在某些實施例中，使用基於軟體的無線電可以允許按需分配基站和基站控制器的功能。例如，在蜂窩鏈路中，可以將數據的加密/解密移至鏈路的後臺(如，基站控制器)側。此外，可以將由基站控制器典型執行的其它功能(如，功率控制)移至前臺(如，基站)側。
在圖6中顯示了基站和基站控制器之間的示例性重新分布功能。系統130包括多個移動單元132和134、基站136和基站控制器140。在典型的操作期間，可以在基站控制器上發生特定切換操作。因此，如果移動單元132希望呼叫移動單元134，則該傳輸將會從移動單元132行進到基站136，並且跨過網絡138而到達基站控制器140。該傳輸會在傳輸中引入延時。此外，該傳輸將需要網絡138的一部分帶寬。在基於軟體的系統中，可以將某些交換功能從基站控制器140移至基站136。例如，基站136可以確定是否將呼叫路由到同一基站上的被呼叫者，並且如果是這樣，則在基站上路由呼叫。由於呼叫從來不遍歷網絡138，因此在基站本地路由這樣的呼叫會降低回傳帶寬。
雖然在上面描述了一些實施例，使用了QoS機制，但是存在其中沒有實現QoS的其它實施例。
已經描述了用於降低蜂窩回傳的新穎設備和技術。很明顯的是，本領域技術人員可以對這裡公開的具體設備和技術做出大量不同的修改和使用，但是沒有背離本發明構思。因此，應該將本發明理解為包含這裡公開的設備和技術中呈現和擁有的每個新穎特徵和特徵的新穎組合，並且僅由所附權利要求的宗旨和範圍限定本發明。其它實現在所附權利要求的範圍中。
權利要求
1.一種用於回傳無線語音和數據傳輸的方法，該方法包括在基站接收無線傳輸；和將來自基站的該傳輸通過共享網絡轉發到基站控制器。
2.如權利要求1所述的方法，還包括在該基站控制器上接收第二傳輸；和將該第二傳輸通過共享網絡轉發到基站。
3.如權利要求1所述的方法，其中共享網絡包括非專用網絡。
4.如權利要求1所述的方法，其中共享網絡包括網際網路。
5.如權利要求1所述的方法，還包括在基站控制器上提供抖動緩衝器；和使用抖動緩衝器來補償由共享網絡引起的抖動。
6.如權利要求2所述的方法，還包括在基站提供抖動緩衝器；和使用抖動緩衝器來補償由共享網絡引起的抖動。
7.如權利要求1所述的方法，其中轉發傳輸包括使用安全協議來轉發該傳輸。
8.如權利要求7所述的方法，其中安全協議包括SSL。
9.如權利要求1所述的方法，還包括確定所接收到的傳輸的優先級；和基於所確定的優先級來轉發該傳輸。
10.如權利要求9所述的方法，其中確定優先級包括將第一優先級分配給語音傳輸；和將第二優先級分配給數據傳輸，其中第一優先級大於第二優先級。
11.如權利要求1所述的方法，其中轉發傳輸包括使用IP語音技術來轉發該傳輸。
12.如權利要求1所述的方法，還包括在基站控制器上執行傳輸的解密。
13.如權利要求2所述的方法，還包括在基站控制器上執行第二傳輸的加密。
14.如權利要求1所述的方法，還包括在基站執行功率控制。
15.如權利要求1所述的方法，其中該傳輸包括來自蜂窩電話的傳輸。
16.一種方法，包括在基站上接收來自第一移動單元的、要被路由到第二移動單元的無線傳輸；確定第二移動單元是否在基站的通訊範圍內；和如果第二移動單元在該範圍內，則在基站上將來自第一移動單元的傳輸本地路由到第二移動單元。
17.如權利要求16所述的方法，還包括如果移動單元不在該範圍內，則將該傳輸從基站傳發到基站控制器。
18.如權利要求17所述的方法，其中將該傳輸從基站傳發到基站控制器包括通過共享網絡將該傳輸從基站傳發到基站控制器。
19.如權利要求18所述的方法，其中共享網絡包括網際網路。
20.一種用於回傳語音和數據傳輸的系統，該系統包括基站，配置來接收無線傳輸；和將該傳輸通過共享網絡轉發到基站控制器。
21.如權利要求20所述的系統，還包括基站控制器，配置來接收第二傳輸；和通過共享網絡將第二傳輸轉發到基站。
22.如權利要求20所述的系統，其中共享網絡包括網際網路。
23.如權利要求21所述的系統，其中基站控制器包括抖動緩衝器，配置來補償由共享網絡引起的抖動。
24.如權利要求20所述的系統，其中基站包括抖動緩衝器，配置來補償由共享網絡引起的抖動。
25.如權利要求20所述的系統，其中還將基站配置來確定所接收到的傳輸的優先級；和基於所確定的優先級轉發該傳輸。
26.一種系統，包括基站，配置來接收來自第一移動單元、要被路由到第二移動單元無線傳輸；確定第二移動單元是否在基站的通訊範圍內；和如果第二移動單元在該範圍內，則在基站上將來自第一移動單元的傳輸本地路由到第二移動單元。
27.如權利要求26所述的系統，還包括基站控制器，其中如果第二移動單元不在該範圍內，則將該基站進一步配置來將該傳輸轉發到基站控制器。
全文摘要
公開了用於降低蜂窩回傳的成本的方法和系統。該方法和系統包括使用公共網際網路(138)來回傳蜂窩業務，其與專用T1線路相比提供非常廣的可用性和相對低的網際網路連接成本。通過將基站控制器的一些交換功能提供到基站來實現基站(136)和基站控制器(140)之間交換功能的重新分布。
文檔編號H04W92/12GK1998254SQ200580020984
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月9日 優先權日2004年6月9日
發明者傑弗裡·斯坦海德, 瓦努·博斯 申請人:瓦努股份有限公司