移動網的數據傳輸的製作方法
2023-10-10 02:35:14
專利名稱：移動網的數據傳輸的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及移動網，尤其涉及其固定網部分中所要實現的傳輸。在這一內容(context)中，固定網是指移動網在基站的上行鏈路方向上延續的那部分。儘管在這一內容中涉及到了固定網，然而，應當注意，這一固定網或其一部分可以用例如無線鏈路來實現。
為了說明移動網的一般結構，
圖1利用GSM系統的內容中已知的一些縮寫，來說明已知的GSM移動通信系統(全球移動通信系統)的結構。該系統包括一些開放式接口。在有關標準中確定了一些與接口的匯接有關的處理事項，在其內容中，還主要定義了接口之間所要執行的操作。GSM系統的網絡子系統(NSS)包括一個移動業務交換中心(MSC)，移動網通過移動業務交換中心的系統接口連接到其他網絡，例如公共交換電話網(PSTN)、綜合業務數字網(ISDN)、其他移動網(公用陸地移動網PLMN)、以及分組交換公用數據網(PSPDN)和電路交換公用數據網(CSPDN)。網絡子系統通過A接口連接到一個基站子系統(BSS)，該基站子系統包括基站控制器BSC，每個基站控制器控制與它相連的基站收發信機(BTS)。基站控制器控制與同它相連的基站之間的接口為Abis接口。另一方面，這些基站通過無線接口與移動臺進行無線通信。
利用移動業務交換中心的互通功能(IWF)，GSM網適應於其他網絡。另一方面，移動業務交換中心通過A接口利用PCM中繼線連接到基站控制器。移動業務交換中心的任務包括呼叫控制、基站系統的控制、計費和統計數據的處理、以及A接口和系統接口的方向上的信令。
基站控制器的任務尤其包括控制器與移動臺MS之間的無線信道的選擇。為了選擇信道，基站控制器必須有有關無線信道和空閒信道上幹擾電平的信息。基站控制器執行從無線信道到基站與基站控制器之間的鏈路的PCM時隙的變換(即到該鏈路的信道的變換)。下面將詳述連接的建立。
如圖2中所示的基站控制器BSC包括中繼接口21和22，BSC通過中繼接口21和22，一方面經A接口連接到移動業務交換中心，另一方面經Abis接口連接到基站。變碼器和速率適配單元TRAU構成基站系統的一部分，並可以插入到基站控制器也可以插入到移動業務交換中心。因此，這一單元在圖2中用虛線來表示。變碼器將語音由數字形式轉換為另一種形式，例如將經A接口來自移動業務交換中心的64kbit/s的PCM信號轉換為要傳送到基站的13kbit/s的編碼語音信號，反之亦然。在速率64kbit/s與速率3.6、6或12kbit/s之間，要進行數據速率適配。在一種數據應用中，該數據不通過變碼器。
基站控制器配置、分配和控制下行鏈路電路。它還通過PCM信令鏈路控制基站的交換電路，從而使得能有效利用PCM時隙。換言之，受基站控制器控制的基站處的分支單元將發射機/接收機連接到PCM鏈路。所述分支單元將PCM時隙的內容傳送到發射機(或者，如果基站是連結的，則將該內容轉發到其他基站)，而在相反的傳輸方向上，將接收時隙的內容加到該PCM時隙。因此，基站控制器建立和斷開移動臺的連接。從基站到跨越A接口的PCM鏈路的這些連接的多路復用在交換矩陣23中進行，反向操作也同樣。
本例中，基站BTS與基站控制器BSC之間的第一層物理接口是2048kbit/s的PCM線路，即包括32個64kbit/s時隙(＝2048kbit/s)。這些基站完全在基站控制器的控制之下。基站主要包括發射機/接收機，它們提供朝向移動臺的無線接口。通過無線接口到達的四個全價業務信道可被復用到基站控制器與基站之間的一個64kbit/s的PCM信道上，因而這種鏈路上的一個語音/數據信道的速率為16kbit/s。因此，一個64kbit/s的PCM鏈路可以傳送四個語音/數據連接。
圖1還示出了GSM系統中所使用的傳送速率。移動臺MS以例如標準速率13kbit/s的無線信道，經無線接口發送語音數據。基站接收該業務信道的數據並將其轉換到PCM鏈路的64kbit/s時隙。同一載波的其他三個業務信道也被置於相同的時隙(即信道)中，因而每一連接的傳送速率為16kbit/s，如上所述。變碼器/速率適配單元TRAU將編碼的數字信息轉換到速率64kbit/s，該數據以這種速率傳送到移動業務交換中心。如果變碼器/速率適配單元插入到移動業務交換中心，那麼最大好處來源於數據傳輸中被壓縮的語音。
在以上這種移動網中，通常基站的覆蓋區寬廣，因此在各自基站的區域中漫遊的用戶數差異不大，但基站的平均業務相對不均。換言之，無線路徑是集中的(無線路徑中的信道少於基站區域中的用戶)。然而，隨著用戶數的增加，已轉向使用覆蓋區更小的基站。隨著小區尺寸的減小，基站處相對的業務起伏幅度會增大。當基站網的密集度繼續增大時，如何能將新基站最快速、靈活和經濟地(即以現有傳輸容量的最大利用率)加到該網絡中會成問題。下面，將根據當前技術和該網絡中所提出的要求來詳述這一問題。
目前的移動網通常有一些從基站到基站控制器的固定信道，這些信道根據基站的總無線路徑容量來分配。例如在TDMA型(時分多址)無線系統中，無線路徑的時隙完全是傳輸網的時隙(或其一部分)。另外，基站與基站控制器之間的信令以及網絡的管理也會佔用固定網的傳輸容量。
基站與基站控制器之間採用永久性分配的傳輸信道(時隙)例如在蜂窩GSM和DCS系統中是實用的，在這些系統中，一個無線信道在每個傳輸方向都需要16kbit/s的容量。另一方面，例如在DECT系統中所需的容量對語音傳輸而言一般是32kbit/s，而對數據傳輸而言所需容量常常更大。在不同的傳輸方向，所需容量也會不同。這樣，為最壞情況容量所作的準備將會使在正常使用中浪費大量的傳輸容量。
關於固定網，採用交接來提高傳輸鏈路的利用率。這樣，使得可將來自不同基站的2048kbit/s或1544kbit/s的比特流進行合成，並可對它們所預定的64kbit/s時隙或其一部分進行布置。這些交接具有一個它們自己的交換資料庫，該資料庫根據網絡配置來確定，如果必要的話，可以例如通過操作和維護來改變它。在所給定的交接中進行交換改變的同時，基站與基站控制器所預定的時隙也很可能被改變，在其他交接中也同樣能作改變。因此，不同設備中的交換數據的維護是一件困難的事，尤其在複雜的網絡中。
當基站的覆蓋區被減小而其數量增加時，傳輸網同時也常常會更複雜。因此，與移動網有關的固定網交換數據的維護也會更加困難。
移動網運營者還應能儘可能簡單和經濟地為用戶提供新業務。這些新的移動通信系統(例如DECT)使得能進行例如分組交換傳輸並且也能進行在不同方向以不同速率所進行的傳輸。經濟地實現這些功能性且不浪費傳輸容量需要新的技術方案。
移動網運營者還需要使用一些相同的傳輸鏈路以實現不同的業務。這些傳輸鏈路通常符合國際標準，並具有2048kbit/s(歐洲所用的E1信號)的速率或具有1544kbit/s(美國所用的T1信號)的速率。因此，很可能可以根據相同的鏈路來分配時隙，以用於除特定移動網的傳輸之外的其他用途。
由於目前基站與基站控制器之間的傳輸構成了移動網的費用的主要部分，顯然，隨著基站的數量和密集度的增大，更要強調有效又經濟的傳輸方案的重要性。新基站的快速建立以及傳輸網的維護和靈活性已成為移動網中所要努力的關鍵因素。
當前網絡方案的基本特徵是要求在時隙層上進行詳細的網絡規劃。時隙層上必不可少的詳細網絡規劃改變和增加了網絡難度和複雜性。因此，目前的網絡方案沒有提供適當的基礎，來達到上述目標。
本發明的目的是提供一種方案，通過比以前更為簡單和划算地達到上述目標的方式，來實現移動網的固定部分中的傳輸。
用獨立權利要求書中所確定方案可以達到這一目的。
本發明的思想是，根據無線路徑中的容量需求靈活地分配移動網的固定部分的傳輸容量，並至少在一個連接點處組合基站與基站控制器之間的傳輸鏈路上的基站，在該連接點處，通過在每一時隙或其一部分中，只有分配了所述時隙或其一部分的信號可以通過的方式，來邏輯合成來自基站的數位訊號。
利用本發明的方案，可使固定網中的傳輸集中，並且在該網絡中無需智能交接。傳輸網不必知道在其時隙中每個基站正在發送，而時隙利用信息只被置於這些基站及其基站控制器中。實際上，智能信息可以只駐留在基站控制器中，它允許基站使用時隙或其一部分。
由於在這種方法中，對固定網而言，傳輸是透明的，因此去掉了時隙層上的傳輸網絡規劃。交接也不需要交換資料庫，因而沒必要進行操作和維護來改變該交換。
傳輸的靜態控制(其中，公共傳輸鏈路的幀中的特定專用時隙組被分配給每個基站)已經提供了上述優點。此外，如果時隙(或其一部分)完全動態地被分配(公共傳輸鏈路的傳輸幀中的所有傳輸時隙適用於每個基站)，那麼在大多數情況下，可以大大節省傳輸容量。
由於在基站與基站控制器之間的傳輸中能實現這種集中，因此可以達到這種很大的節省，因為傳輸鏈路數和基站控制器處的交換埠數都可以比以前少。
由於上述因素，新基站可以投入使用，並且可以比以前更為靈活和划算地提高網絡容量。另外，在網絡中引進新業務以及利用移動網的傳輸鏈路來進行其他業務的傳送也都被簡化了。
下面，將參照圖3a-7b並根據附圖中的一些例子來描述本發明及其優選實施方式，其中圖1示出了GSM移動網的結構，圖2是基站控制器的圖解說明，圖3a和3b說明了與本發明的移動網中的連接建立和信道分配有關的消息的傳輸，圖4示出了根據本發明的合成原理，圖5示出了圖4中所示的加法器的框圖，圖6說明了一個時隙中加法器的運算，圖7a示出了根據本發明從基站到基站控制器的傳輸原理，和圖7b示出了根據本發明從基站控制器到基站的傳輸原理。
本發明首先基於根據無線路徑中的容量需求靈活地分配固定網的傳輸容量。這就是說，從基站到基站控制器，沒有預定的固定網信道被分配給任何無線信道，而不同的無線信道可以根據需要依次使用該固定網的同一信道。這實際上用這樣的方法來實現當無線路徑容量在連接建立階段分配給移動臺時，固定網的傳輸信道同時分配給該移動臺。例如，在GSM/DCS網中，基站控制器執行這種信道分配。
圖3a說明了當移動臺作為主叫方時，移動臺MS、基站BTS和基站控制器BSC之間的消息交換。基站響應移動臺發送的無線信道請求，產生傳輸和無線信道請求，發送到基站控制器BSC。基站控制器根據當前空閒的信道，既分配一個無線信道又分配一個固定網傳輸信道供該移動臺使用，然後將所述信道的激活消息發送到基站，基站再將該無線信道激活消息轉發到移動臺。當移動臺終止呼叫時，它將一個退出消息發送到基站，基站再將該消息轉發到基站控制器。此後，基站控制器將這些信道標記為空閒，並將這些信道的釋放通知給基站。
圖3b說明了當移動臺是被叫方時的相應的消息交換。呼叫建立請求從網絡送到基站控制器，基站控制器既分配一個固定網傳輸信道又分配一個無線信道供該連接使用，然後將信道激活消息發送到基站，基站再將無線信道激活消息轉發到移動臺。當呼叫終止消息從網絡到來時，基站控制器將這些信道標記為空閒，並將連接所用的這些信道的釋放通知給基站。此後，傳輸信道和無線信道均可用於新的移動臺。
正如以上所述，這些基站與它們的基站控制器之間的傳輸鏈路上的傳輸信道數不必與無線信道總數相同。再者，同一傳輸信道可被不同的基站所使用。
對於無線信道分配，可以採用一些已知的信道分配方法，包括動態信道分配，在這種動態信道分配中，所有無線信道共享一個公用的「信道池」，當連接建立請求到來時，它們可在「信道池」中投入使用。這樣，就可以分配一個無線信道供任何基站使用，只要信號中的幹擾電平足夠低。由於是採用一些已知的分配方法來尋找空閒的無線信道，因而，這些方法在此不再詳述。當找到了一個空閒無線信道時，便根據傳輸網的空閒傳輸信道，來分配一個其容量與所分配的無線信道的容量相應的信道。該信道可以從所有空閒傳輸信道中搜尋，也可以從以前所分配的供所述基站使用的而此刻是空閒的信道組中的那些信道中尋找。
根據本發明的網絡結構如圖4中所示， 圖中示出了四個基站BTS1...BTS4以及它們的公共基站控制器BSC。在這些基站與它們的基站控制器之間建立了一條公共傳輸鏈路TL，並將合成單元41、42置於所述傳輸鏈路的至少一個點處，其中，將來自不同基站的數位訊號通過利用邏輯運算合成到公共傳輸鏈路中。下面，將舉一個例子，其中，合成單元是一個數字加法器，它包括一個「與」門和公共傳輸鏈路，而來自基站的信號包括一個符合ITU-T建議G.703/704的2048kbit/s的PCM信號(前面所述的E1信號)。
信道的合成可以只在某一點處進行，或者也可以包括分布式連結合成，如圖4的例子中所示，它有兩個連結的數字加法器(標號41和42)。
圖5中示出了合成單元的框圖，其中，關於圖4中的單元41，假定有三個基站連接於此，每個基站都通過自身的2048kbit/s的接口來連接，因此，該單元的基站端有三個並行的2048kbit/s的接口電路51，每個基站各用一個。每個接口電路均為已知的符合ITU-T建議G.703/G.704的電路。連接到一個合成單元的基站數當然可以改變。
首先來描述在上行鏈路方向上(從基站到基站控制器)該單元的工作情況。
由於來自不同基站的信號其相位不同，因此必須在同步單元52對它們進行幀同步。在同步單元中，將每一基站信號定相到共同的幀結構，以便這些基站信號可以通過公共傳輸鏈路TL發送到基站控制器。這些基站信號被定相後，再輸入到執行邏輯運算的公共門53，在該公共門中，至少在二元比特的業務時隙上對比特進行邏輯合成運算。在本例情況中，該運算是邏輯「與」運算，因此門53是一個「與」門。
合成後的信號輸入到符合建議G.703/G.704的接口電路54，該電路實際上使合成信號適應於傳輸鏈路TL。
在下行鏈路方向上，從傳輸鏈路TL到達單元41的2048kbit/s的信號直接從輸入埠54分配到所有輸出接口51。
圖6說明了「與」門53所執行的加法運算，圖中示出了在單個時隙中例如在時隙2中連接到單元41的基站BTS1...BTS3所發送的信號，在本例情況中，時隙2分配給了基站BTS2使用。由於「與」運算是逐位進行的，並由於在該時隙中所有比特均有效，因此在這種情況下，在該時隙中共進行8個「與」運算，每一運算都用箭頭來表示。由於整個時隙都分配給基站BTS2，因此在該時隙中，其他基站發送比特模式「11111111」，這使得激活的基站(BTS2)的傳輸照樣可以通過。因此，在所有時隙中，待用基站都發送比特模式「11111111」。
圖7a和圖7b說明了幀層的傳輸，在圖7a中描述了上行鏈路方向(從基站到基站控制器)而在圖7b中描述了下行鏈路方向(從基站控制器到基站)。圖中用陰影線來表示分配給每個基站的傳輸幀的時隙。正如以上所述並可以從圖7a中看到，分配給不同基站的時隙被「加」到單元41中的公共傳輸鏈路的幀中。正如以上所述並可以從圖7b中看到，基站控制器BSC所發送的時隙照樣通過該單元送到所有基站，因此每個基站從幀中提取已分配給所述基站的時隙中的數據。
一個方向上的傳輸完全可以與反方向上的傳輸無關，並且例如在不同的傳輸方向上每個連接所分配的時隙數可以不同。
如果對於除移動網的傳輸之外的其他傳輸已分配了一些特定的時隙，那麼這些時隙類似地也可以用加法來合成。
還可以用這樣一種方法來進行鏈路TL上的一個(一些)時隙的分配，而與無線路徑上所使用的時隙無關，這種方法是，既根據無線路徑又根據該鏈路TL來分配容量。傳輸鏈路TL的時隙分配可以是靜態的，也可以是動態的，還可以是部分靜態部分動態的。時隙的靜態分配是指，在網絡的交付使用階段，為某個特殊基站確定允許該基站使用的傳輸幀時隙。基站控制器也有相同的信息。而時隙的動態分配是指，基站與基站控制器按照其傳輸需要根據所有有效時隙來分配時隙。
在正常通話中，可以在整個通話期間，在兩個傳輸方向上來分配一個時隙或其一部分。不過，如果語音編碼方法允許在話音間歇進行非數據發送，那麼時隙可以更高效地被分配和釋放。例如對於分組交換數據業務，可以遵循相同的原理。因此，可以暫時(例如在間歇期間)分配同一信道供另一個連接使用，或者，在一個特定的連接(如通話)期間，改變分配給該連接的無線信道、固定網信道或兩種信道都被改變。
儘管以上參照根據附圖的例子描述了本發明，顯然，本發明並不局限於這些例子，而可以在附屬權利要求書中所闡述的本發明的思想的範圍內進行修改。例如，該方案不限於移動網，而可以用於其網絡結構和業務是類似的任何類似類型的網絡中。(換言之，在這樣一些網絡中，其中；終端設備之間沒有直接業務，而是從一個終端設備到另一個終端設備的業務首先在上行鏈路方向上傳送，然後在下行鏈路方向上傳送，並且業務量變化很大，而不同傳輸方向上的業務量可以不同)。
上述原理實際上可以應用於一個時隙的一部分中而不是整個時隙中。因此，應將術語時隙理解為是指分配給一個特定連接使用的一幀的特定長度(即某個連接在一幀中所需的連續比特數)。正如以上所述，採用邏輯運算的合成原理可應用於所有信道，也可以只應用於業務信道。再者，所使用的合成單元也可以是實現另一種功能而不是「與」功能的單元，這樣，待用基站分別在所有(業務)時隙中發送一個比特模式，因此，已分配了所述時隙的基站信號通過該單元而不變化。例如在該合成單元中，可以採用「或」門(門53)，這樣，待用基站分別在一個時隙中或在其一部分中發送一個純粹的邏輯「0」串。待用基站所發送比特模式原則上可以是任何固定比特模式，只要根據該比特模式可以改變該合成單元的功能。這可以例如用這樣的方法來實現當比特模式中的「0」變成「1」時，合成單元的功能從「或」功能變為「與」功能。在合成單元中，也可以採用一種以上基本邏輯運算。
權利要求
1.一種在移動網中實現傳輸的方法，該移動網包括-形成無線小區的基站(BTS)，-位於這些無線小區的區域中的通過無線信道與基站連接的移動臺(MS)，和-至少一個通過傳輸網與這些基站連接的基站控制器(BSC)，根據這種方法，-在傳輸網中，在連續幀的時隙中執行傳輸，並且，從移動臺經無線信道到基站以及從基站經傳輸信道到基站控制器，建立傳輸鏈路，所述傳輸信道由連續幀的時隙構成，其特徵在於，-在若干個基站與它們的公共基站控制器之間建立公共傳輸鏈路(TL)，將合成網絡單元(41、42)置於所述傳輸鏈路的至少一個點處，其中，通過使分配了所討論的時隙的基站的信號通過所述網絡單元而不變化的方式，基於時隙合併來自不同基站的網絡單元信號，以插入到傳輸鏈路上所使用的幀的時隙中，還在於，-通過若干個不同的無線信道的任意之一都可以使用該傳輸鏈路上的特定信道的方式，根據公共傳輸鏈路(TL)的幀來分配信道，以便動態地使用無線信道。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在基站控制器(BSC)中，執行供傳輸連接使用的傳輸信道和無線信道的分配。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在傳輸鏈路幀中，所有分配給有效負載業務的時隙均分配給所有連接到傳輸鏈路的基站使用。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，由基站控制器發送到基站的信號被發送到所有基站，每個基站從幀中提取分配給該基站的時隙中的數據。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在公共傳輸鏈路的一個以上的點處，合成來自不同基站的信號。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在兩個終端之間的傳輸連接存在期間，從分配給該連接的合成傳輸信道/無線信道中，分配至少一個信道給另一連接使用。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，合成網絡單元逐位地對來自不同基站的信號執行邏輯「與」運算，並且在分配給任何給定基站的時隙中，連接到該網絡單元的所有其他基站均發送一個邏輯「1」串。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，合成網絡單元逐位地對來自不同基站的信號執行邏輯「或」運算，並且在分配給任何特定基站的時隙中，連接到該網絡單元的所有其他基站均發送一個邏輯「0」串。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在時隙的不同比特中或在不同的時隙中，合成網絡單元中所執行的邏輯運算是不同的。
10.一種行動網路，該網絡包括-形成無線小區的基站(BTS)，-位於這些無線小區的區域中的通過無線信道與基站連接的移動臺(MS)，和-至少一個通過傳輸網與這些基站連接的基站控制器(BSC)，在傳輸網中，在連續幀的時隙中執行傳輸，並且，從移動臺經無線信道到基站以及從基站經傳輸信道到基站控制器，建立傳輸連接，所述傳輸信道由連續幀的時隙或其一部分構成，其特徵在於，-在若干個基站(BTS1...BTS4)與它們的公共基站控制器(BSC)之間建立公共傳輸鏈路(TL)，將合成網絡單元(41、42)置於所述傳輸鏈路的至少一個點處，其中，通過使分配了所討論的時隙的基站的信號通過所述網絡單元而不變化的方式，基於時隙合併來自不同基站的網絡單元信號，以插入到傳輸鏈路上所使用的幀的時隙中，還在於，-該網絡包括裝置(BSC)，用於通過若干個不同的無線信道的任意之一都可以使用該傳輸鏈路上的特定信道的方式，根據公共傳輸鏈路(TL)的幀來分配信道，以便動態地使用無線信道。
全文摘要
本發明涉及一種在移動網中實現傳輸的方法,在該移動網中,基站(BTS)通過傳輸網與基站控制器(BSC)通信,並通過無線路徑與移動臺(MS)通信。為了可用一種比以前更簡單的方法來實現移動網的固定部分中的傳輸,在若干個基站與它們的公共基站控制器之間建立公共傳輸鏈路(TL),將合成網絡單元(41、42)置於該傳輸鏈路的至少一個點處,其中,通過使分配了所討論的時隙的基站的信號通過該網絡單元而不變化的方式,基於時隙合併來自不同基站的網絡單元信號,以插入到傳輸鏈路上所使用的幀結構的時隙中。通過若干個不同的無線信道的任意之一都可以使用該傳輸鏈路上的特定信道的方式,根據公共傳輸鏈路(TL)的幀來分配信道,以便動態地供無線信道使用。
文檔編號H04L12/56GK1252910SQ98804385
公開日2000年5月10日 申請日期1998年4月9日 優先權日1997年4月23日
發明者艾思科·T·勞特安寧, 罕努·韋託威爾塔, 朱翰尼·亞密斯 申請人:諾基亞電信公司