在蜂窩無線電通信系統中監控通信的方法及其網絡核心的製作方法

2023-05-30 03:02:21

專利名稱：在蜂窩無線電通信系統中監控通信的方法及其網絡核心的製作方法
技術領域：
本發明涉及蜂窩無線電通信網絡的管理。
在包括一組互連網絡的常規電信系統中，這些網絡的每一個都由單個操作方管理，每個網絡為用戶採集關於每個服務提供的信息，以便計算帳單數據。隨後把所採集的信息根據用戶的身份分類，以便向用戶或負責向用戶子集收帳的組織收帳。
無線系統是這樣的互連網絡的例子。一個特點就是在某些條件下，網絡用戶有時會使用另一網絡的資源。這稱為漫遊。
假設位於另一網絡B的覆蓋區域內的網絡A的用戶進行呼叫或進行任何其它可記帳電信交易，網絡B就用用戶識別記錄關於該交易的信息，該識別特別指示他的/她的歸屬網絡。網絡B根據用戶身份對這些記錄分類，並且它建立網絡A的文件，特別包括關於漫遊用戶的記錄。
如果互連網絡A和B相互在其資源上呼叫以路由話務，那麼每個網絡記錄描述到其他網絡的話務，並且通過比較所交換的話務而不參照用戶身份來執行跨越記帳。這種情況通常是國際電話話務。
這種情況也可能是個人網絡和公共網絡的相互操作。公共操作方衡量在兩個網絡之間的網關處所交換的話務，並且據此對個人操作方記帳。如果網絡B屬於比網絡A高的層次(如A是區域電話公司，而B是全國操作方)，則網絡A就使用網絡B的資源路由這些通信。隨後網絡A的操作方必須支付由網絡B提供的路由服務的費用。
在蜂窩無線電通信網絡的領域中，ETSI(歐洲電信標準學會)已建議了互連大覆蓋區域的蜂窩公共陸地行動網路(PLMN)，它具有寬帶無線電接入網絡(BRAN)。
BRAN通常是無線區域網(WLAN)，它根據ETSI標準可以是HiperLAN/1或HiperLAN/2類型的。這些HiperLAN網絡是近程的並工作於約2.4或5.2GHz的頻帶。ETSI推薦HiperLAN/2協議以上的覆蓋區域協議，以把這些WLAN與較廣闊的網絡連接，尤其是蜂窩網絡。
該目的是為了使WLAN用戶從由蜂窩網絡提供的服務得到好處。
在美國有相似的WLAN標準，稱為標準IEEE 802.11b和IEEE 802.11a。
本發明的目的是為了組織蜂窩網絡和WLAN之間的相互操作以使蜂窩網絡的用戶可使用WLAN的寬帶資源。
這樣，本發明提出用於在蜂窩無線電通信系統中監控通信的一種方法，該系統包括核心網絡，該網絡包括交換機、至少一個對外部網絡的網關，用戶管理裝置和記帳管理裝置，該系統還包括連接於核心網絡交換機的多個無線電接入網絡，其中每個包括能夠與移動臺進行無線電通信的基站。無線電接入網絡包括由蜂窩操作方用核心網絡管理的第一接入網絡以及比第一接入網絡具有實質更窄無線電覆蓋區域以及實質更寬帶寬的至少一個第二接入網絡。在通過核心網絡和接入網絡中之一與移動臺通信期間，產生至少一條報告消息，其中包括與移動臺相關的身份無關的所述接入網絡的識別。
這樣，在由蜂窩操作方管理的網絡中登錄的用戶可使用第二BRAN型接入網的資源，從BRAN提供的極寬的頻譜得益，並由此接入由連接於核心網絡的外部網絡(入IP網絡)提供的寬帶服務。這可用於增加對蜂窩網絡公共接入的容量。
對於BRAN管理方提供的接入服務可由蜂窩操作方補償BRAN管理方。這僅僅通過增強在核心網絡中循環的報告消息而實現。隨後，不同管理方法可應用於蜂窩操作方和BRAN管理方之間以補償後者。該補償可幫助為安裝BRAN的成本提供資金。
本發明的另一方面涉及蜂窩無線電通信系統核心網絡，它包括交換機、至少一個對外部網絡的網關，用戶管理裝置和記帳管理裝置，交換機連接於多個無線電接入網絡，其中每個包括能夠與移動臺進行無線電通信的基站網絡，無線電接入網絡包括由蜂窩操作方用核心網絡管理的第一接入網絡以及比第一接入網絡具有實質更窄無線電覆蓋區域以及實質更寬帶寬的至少一個第二接入網絡，核心網絡包括在通過核心網絡和接入網絡中之一與移動臺通信期間產生至少一條報告消息的裝置，在報告消息中識別與移動臺相關的身份無關的所述接入網絡。
在以下實施的非限制性示例的描述中，參照附圖，本發明的其他特點及優點會顯現，其中-

圖1是本發明所應用的蜂窩無線電通信系統結構的總圖；-圖2和3是說明用於圖1系統實體的通信協議堆棧的圖。
圖1所示的蜂窩無線電通信系統包括由一般公共操作方管理的具有擴展覆蓋區域(如全國範圍)的蜂窩網絡。
通常把這個PLMN分為核心網絡21(包括互聯交換機)以及接入網絡22(提供與移動無線電終端23的無線電鏈路)。
在示例中，PLMN是GSM型(全球移動系統通信)的第二代網絡。它結合GPRS(通用分組無線服務)型的分組傳輸服務。在GSM中，稱為BSS(基站子系統)接入網絡22由分布在網絡覆蓋區域上的基站收發信機(BTS)24組成，以通過無線電(Um接口)與移動終端23以及連接於核心網絡21的基站控制器(BSC)通信，並且每一個BTS通過所謂的Abis接口監控基站24。
當然，本發明可應用於PLMN的其他類型，尤其可應用於UMTS(通用移動電信系統)型的第三代網絡。
把核心網絡21連接於固定網絡，包括公共交換電話網(PSTN)10以及使用諸如X.25或IP(網際網路協議)的各個協議(PDP、分組數據協議)的一個或多個分組傳輸網絡。在圖中的示例中，具有包括網際網路的分組傳輸網絡11。
核心網絡21包括與訪問位置寄存器(VLR)結合的移動交換中心28(MSC)。這些MSC確保電路模式電話或數據傳輸通信的電路交換。一些MSC用作具有固定網絡的網關，尤其是具有交換網絡10。把每個BSC 25通過接口A連接於一個或多個MSC 28。
對於分組模式，把核心網絡交換機21稱為GSN(GPRS支持節點)，它們通過所謂的Gn接口相互通信。
把通過Gb接口連接於接入網絡22的BSC 25的分組交換機30稱作為SGSN(服務GSN)。它們中的一些通過Gs接口與MSC通信以在電路和分組模式之間協調移動性。
稱為GGSN(網關GSN)的核心網絡21的其他分組交換機32用作具有分組網絡的網關，尤其是具有網際網路11。把這些網關32連接於SGSN 30以使移動終端23接入網際網路。
核心網絡21包括通過分別稱為D、Gc和Gr的標準化接口與MSC/VLR、SGSN和GGSN通信的原籍位置寄存器33(HLR)。HLR是資料庫，它位於一個或多個位置處，包含特定於PLMN用戶的所有數據、主要是它們的署名、移動性和環境細節，以便處理所有與這些用戶有關的服務請求。核心網絡21進一步包括圖1未示出的其他單元短消息伺服器(SMS)、終端寄存器(EIR)等。
圖2和3是能夠用於移動終端23和可通過屬於網際網路的一個或多個路由器接入的遠端單元(比如IP伺服器或用戶終端)之間的分組模式通信的協議說明。在網際網路12中，在OSI模型的第1層和第2層(L1、L2)之上，IP用作網絡協議。當移動終端23接入網際網路時，相應的IP層存在於其中。在TCP(傳輸控制協議)通話期間或通過UDP(用戶數據報協議)數據報交換期間發生該接入，以使應用程式運行在移動終端23和遠端單元上進行交換數據。
由ETSI(歐洲電信標準學會)公布的GSM建議03.60、03.64、08.16和09.61描述。用於PLMN中的GPRS協議在層2和對應用於移動終端23的IP層之間的Gn接口處存在附加IP和UDP層以及GTP協議層(GPRS管道協議，見3GPP(第三代合夥項目)協議層於2000年3月公布的版本3.4.0的技術規範3GTS 29.060)。可通過具有AAL5型第2層的ATM(異步傳輸模式)連接載送該Gn接口。
把通過移動終端23交換的IP數據報封裝在SNDCP協議(子網從屬覆蓋協議)的數據單元中，該SNCDP協議在處理通過無線電接口發送的分組中尋址的LLC(鏈路層控制)協議之上。SGSN在GTP和SNDCP協議之間中繼以在核心網絡中發送這些數據報併到達BSS。
BSS 22在Gb接口上使用BSSGP協議(BSS網關協議)，在對它是透明的LLC層之上。該Gb接口可使用幀中繼(FR)技術。在Um接口上第1層中使用GSM無線電協議，以及在第2層中使用MAC(媒體訪問控制)和RLC(無線電鏈路控制)協議。
本發明涉及提供在核心網絡中實施的用於記帳方法的有用數據，在本說明書的其餘部分，在它的應用中提出分組模式數據傳輸(GPRS)不受此限制除了先前所指出的元件，核心網絡21包括一個或多個稱為CGF(計費網關功能)的實體34，它在GPRS網絡中參與記帳功能。在該主題上，可參照由3GPP在2000年3月公布的版本3.1.1的技術規範3G TS 32.015。把GSN和CGS之間的標準化接口稱為Ga。CGF實體34可結合在GGSN或SGSN中，或形成獨立的單元。它連接於由PLMN操作方使用的記帳系統35。
記帳是根據從GSN始發的稱為CDR(呼叫細節報告)的報告消息的，由CGF實時收集並由CGF在可能的預處理之後提供給記帳系統。依照這些CDR，PLMN操作方根據其自己的管理方法控制其用戶和外部操作方的記帳。
在激活關於終端23的每個PDP環境時在SGSN中開啟稱為S-CDR的消息。當某些事件發生時(比如服務質量改變或計費時隙改變)把信息添加到S-CDR。當在用戶的SGSN中結束PDP環境時，就關閉S-CDR並把它傳送到CGF。時間標記的消息表示用戶的身份(IMSI國際移動用戶身份)並特別包含由SGSN採集的以下數據-通過無線電接口發送自和發送到終端的數據量，表示服務質量和用戶協議；-GPRS資源的使用，尤其關注終端的移動性；-使用PDP地址的持續時間；-表示終端歸屬PLMN、交互PLMN移動型(漫遊)的情況下的所訪問的PLMN以及當需要時，在創建S-CDR的時刻的用戶更精確的位置。
SGSN可產生另一稱為M-CDR的消息，包括與移動性管理協議連結的數據。
為終端服務的GGSN尤其可採集以下信息，它可把這些信息插入尋址到CGF的G-CDR消息中-源地址和目標地址；-外部數據網絡的使用；-使用PDP地址的持續時間。
CGF 34記錄由GSN傳送的S-CDR、M-CDR和G-CDR消息，並可進行某些操作濾波、合併以及關於記帳的預處理等，它把CDR數據傳輸到執行記帳處理的記帳系統35。
在圖1所示的系統中，一個或多個無線區域網(WLAN)連接於核心網絡21的一個或多個SGSN 30。
WLAN 40提供比由BSS 22所提供的帶寬大得多的帶寬。但是它是近程區域網，而BSS是具有諸如全國覆蓋區域的擴展網絡。
作為例子，WLAN 40可以是HiperLAN/2型的。它包括連接於SGSN 30的網關以及分布在由WLAN(它通常對應一個或多個建築物)覆蓋的區域中的一組收發信機42。
PLMN 21、22(或是具有漫遊協議的任何其它PLMN)的用戶持有移動終端23，如果它們是多模式終端，還可通過WLAN 40通信。多模式終端結合了用於蜂窩網絡(圖2)以及用於WLAN的通信協議。當然，用戶還可擁有與不同無線電接入網絡兼容的若干終端。
圖3說明不同的協議，這些協議能夠參與網際網路11和多模式終端23之間通過WLAN 40進行的數據交換。這些協議大部分與圖2中的協議相同。在所示的例子中，核心網絡21和WLAN 40之間的接口還可以是具有管道協議的幀中繼(FR)類型的，所述管道協議在功能上相似於載送HiperLAN/2和IP(CL收斂層)之間的收斂層的協議數據單元的BSSGP。SGSN 30進行必要轉換，以在核心網絡中根據GTP協議而對於接入網絡根據CL協議透明地發送IP分組。
作為WLAN 40操作例子的HiperLAN/2系統根據OFDM(正交頻分復用)技術使用物理層(PHY)。WLAN 40和移動終端23還結合稱為DLC(數據鏈路控制)的第2層，它結合了MAC-和RLC-型子層。在通過無線電接口的DLC協議數據單元的封裝的形式中，並且藉助對核心網絡21的接口上的管道協議，WLAN 40透明地發送收斂協議數據單元。
當移動終端按此方式使用WLAN 40的無線電接入資源通信時，SGSN 30把所使用的接入網絡的識別插入S-CDR消息，它可簡單地從用於與移動終端通信的物理埠引出。當通過由蜂窩操作方管理的BSS實現接入時，SGSN可包括S-CDR中相同特性的表示，或者BSS可看作為默認的接入網絡。
根據所使用的接入網絡表示，記帳系統35具有通過WLAN 40進行的呼叫而設定的帳戶，例如考慮從蜂窩操作方到WLAN管理方的返回。
這樣，WLAN管理方的作用為備選的操作方。
同一WLAN可通過此方式與由不同操作方管理的若干核心網絡相關聯。
對於識別CDR消息中的接入網絡，可提供為了這個目的保留的特別欄位。另外，可使用標準中已規定的欄位，例如在以上提及的規範3G TS 32.015的6.1.1節規定的「小區身份」欄位。
還可以提供適用于衡量與SGSN 30交換的話務的WLAN的網關41，以便實現本地記帳和/或提供為了在核心網絡21中建立CDR所請求的信息。
權利要求
1.一種在蜂窩無線電通信系統中監控通信的方法，該系統包括核心網絡(21)，該網絡包括交換機(28、30、32)、至少一個對外部網絡(10、11)的網關(28、32)，用戶管理裝置(33)和記帳管理裝置(34、35)，該系統還包括多個連接於核心網絡交換機的無線電接入網絡(22、40)，其中每個包括能夠與移動臺(23)進行無線電通信的基站(24、42)，其中無線電接入網絡包括由蜂窩操作方用核心網絡(21)管理的第一接入網絡(22)以及比第一接入網絡具有實質更窄無線電覆蓋區域以及實質更寬帶寬的至少一個第二接入網絡(40)，並且其中在通過核心網絡和接入網絡中之一與移動臺通信期間，產生至少一條報告消息，它包括與移動臺相關的身份無關的所述接入網絡的識別。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於所述報告消息是在核心網絡(21)的交換機(30)內產生的並被發送到記帳管理裝置(34、35)。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特徵在於第一和第二接入網絡(22、40)操作於不同頻帶。
4.按權利要求1到3中任何一項所述的方法，其特徵在於第二接入網絡(40)是用於進一步提供獨立於核心網絡(21)的通信鏈路的無線區域網。
5.一種蜂窩無線電通信系統的核心網絡，包括交換機(28、30、32)、至少一個對外部網絡的網關(28、32)，用戶管理裝置(33)和記帳管理裝置(34、35)，交換機連接於多個無線電接入網絡(22、40)，其中每個包括能夠與移動臺(23)進行無線電通信的基站(24、42)，無線電接入網絡包括由蜂窩操作方用核心網絡(21)管理的第一接入網絡(22)以及比第一接入網絡具有實質更窄無線電覆蓋區域以及實質更寬帶寬的至少一個第二接入網絡(40)，核心網絡(21)包括在通過核心網絡和接入網絡中之一與移動臺通信期間產生至少一條報告消息的裝置，在報告消息中識別與移動臺相關的身份無關的所述接入網絡。
6.按權利要求5所述的核心網絡，其特徵在於產生報告消息的裝置位於把所述消息發送到記帳管理裝置(34、35)的交換機(30)中。
全文摘要
本發明與蜂窩無線電通信系統有關，該系統包括網絡核心(21)，該網絡核心包括交換機(28、30、32)、一個或數個對外部網絡的網關(28、32)，用戶管理裝置(33)和記帳管理裝置(34、35)。包括能夠與移動臺(23)進行無線電通信的每個基站(24、42)的若干無線電接入網絡(22、40)連接於網絡核心交換機。所述無線電接入網絡包括由蜂窩操作方用網絡核心管理的接入網絡(22)以及比由蜂窩操作方管理的接入網絡具有實質更窄無線電覆蓋區域以及實質更寬帶寬的至少一個附加接入網絡(40)。當通過網絡核心和接入網絡中之一建立與移動臺通信時，產生確定所涉及接入網絡的報告消息。
文檔編號H04W48/18GK1442025SQ01812549
公開日2003年9月10日 申請日期2001年5月18日 優先權日2000年7月11日
發明者T·盧希達梅, P·迪普萊西斯 申請人:諾泰網絡有限公司